感觉学习的神经基础:大脑区域
研究概览
详细说明
为了做出准确的动作,大脑需要补偿一个人所经历的环境的频繁变化(照明条件、湿滑的地板等)。 例如,当一个人伸手去抓水下的物体时,大脑必须克服重大挑战。 水比空气粘稠,因此发动机规划必须考虑增加的阻力。 此外,光线会被水弯曲,因此人们看到水下手的位置与通过身体位置感(本体感觉,来自关节和肌肉中的传感器)感觉到的位置不同。 虽然最初在这种情况下会出现运动错误,但健康的人很快就会学会补偿。 这种补偿可以采取不同的形式。 大脑可以使本体感受估计更接近手部位置的视觉估计,反之亦然(感觉调整),或者大脑可以通过改变对手臂的运动指令(运动适应)来补偿任何运动错误。
未能补偿此类变化会导致运动不准确,增加事故和伤害的可能性,但健康的大脑如何执行这些功能,以及如何在有感觉和运动缺陷的人群中加强这些功能(例如 中风),未知。 随着对健康大脑中这些过程的更深入了解,有一天可能会制定针对患者独特的感觉和运动缺陷组合的康复策略。
一种确定大脑区域是否在行为中起作用的可靠方法是使用非侵入性大脑刺激暂时调节健康人的兴奋性。 这通常在使用短序列低强度经颅磁刺激 (TMS) 的研究中完成,也称为重复 TMS (rTMS)。 rTMS 在临床上用于治疗抑郁症等疾病,如果满足普遍接受的筛查标准,则被认为风险非常低。 在研究环境中,这项技术不仅广泛应用于健康成人(如本研究),还广泛应用于儿童和患有脑震荡、中风、帕金森病等疾病的人。
在不同的受试者组中,研究人员将在受试者执行一项已知涉及感觉调整(学习)的到达任务之前,在几个感兴趣的大脑区域之一上使用称为连续 θ 爆发刺激 (cTBS) 的 40 秒 rTMS 序列。 如果任务的执行受到给定组(相对于假或控制组)的 cTBS 的影响,则意味着大脑区域在该类型的到达任务中发挥了某种作用。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名:William P Hetrick, PhD
- 电话号码:8128552620
- 邮箱:whetrick@iu.edu
学习地点
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Indiana
-
Bloomington、Indiana、美国、47405
- 招聘中
- Indiana University Bloomington
-
接触:
- Study Coordinator
- 电话号码:8128554079
- 邮箱:blocklab@indiana.edu
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
描述
纳入标准:
- 潜在受试者年龄必须在 18-45 岁之间且惯用右手。 衰老已被证明会影响感觉和运动神经的形态、神经的传导速度以及脊髓中运动神经元的数量;为了避免这些混杂因素,我们将只检查年轻到中年的成年人。
- 皮质功能和皮质脊髓投射存在差异,因此测试右撇子的右臂不一定等同于测试左撇子的左臂。 为了消除这种混淆,我们将只测试惯用右手的人。 所有这些因素都将通过初始筛选问题来确定。
- 已发现 Covid 对某些人的神经系统有影响,但大多数人对感觉运动控制和神经生理学的影响尚不清楚。 因此,我们希望减少无意中测试患有 covid 的受试者的机会。 因此,我们将只包括完全接种疫苗(超过最后一次疫苗接种 2 周以上)或在测试后 4 天内 Covid 测试呈阴性的个人。 我们将进一步只包括在测试前一周报告没有 Covid 症状的个人。
排除标准:
确定初始筛选问题,预注册:
除了需要眼镜或隐形眼镜之外,潜在的受试者将因当前的视力问题而被排除在外。 如果受试者目前患有频繁的严重头痛、青光眼、心脏病或呼吸系统疾病、高血压、精神疾病或学习或注意力障碍,他们也将被排除在外。 他们也将因当前或过去的以下原因被排除在外:视觉、听觉或平衡障碍;中风、癫痫发作/癫痫(包括家族史)或严重的头部外伤;昏厥;或糖尿病。 除钛以外的头部金属植入物将被排除在外;人工耳蜗;植入式神经刺激器;心脏起搏器;心内线;或药物输液装置。 因为 TMS 不会深入头部,我们无法测试头发不允许 TMS 线圈和头皮接触的受试者。 因此,我们将排除留辫子、编织或接发的受试者。 为了保护数据免受外来外围影响,我们还将排除手或手臂的骨骼、关节或肌肉严重受伤且尚未完全康复的受试者。 就本研究而言,“完全康复”意味着他们不再注意到受伤区域有任何疼痛、虚弱或感觉丧失,并且没有行动限制。
为了我们数据的有效性,我们将排除在 rTMS 研究中服用药物或已知影响皮质兴奋性和可能癫痫发作风险的药物的受试者。 这些药物/药物是(Rossi 等人,2009 年):丙咪嗪、阿米替林、多塞平、去甲替林、马普替林、氯丙嗪、氯氮平、膦甲酸、更昔洛韦、利托那韦、苯丙胺、可卡因、(摇头丸、摇头丸)、苯环利定(PCP、天使之尘) )、氯胺酮、γ-羟基丁酸 (GHB)、茶碱、米安色林、氟西汀、氟伏沙明、帕罗西汀、舍曲林、西酞普兰、瑞波西汀、文拉法辛、度洛西汀、安非他酮、米氮平、氟奋乃静、匹莫齐特、氟哌啶醇、奥氮平、喹硫平、阿立哌唑、齐拉西酮、利培酮,氯喹,甲氟喹,亚胺培南,青霉素,氨苄西林,头孢菌素,甲硝唑,异烟肼,左氧氟沙星,环孢菌素,苯丁酸氮芥,长春新碱,甲氨蝶呤,阿糖胞嘧啶,BCNU,锂,抗胆碱能药,抗组胺药,拟交感神经药。
在 TMS 测试的每一天确定:
如果潜在受试者符合资格(根据初步筛选),但在测试当天在测试前 24 小时内饮酒超过 3 个单位或服用其他消遣性药物,将被邀请重新安排;在过去一小时内喝了超过 3 杯咖啡;睡眠不足(前一晚睡眠不足 4 小时);或者在同一天参加了另一个大脑刺激实验。 这些是 TMS 文献中的标准,以保护数据的有效性并将癫痫发作风险降至最低。 此外,如果受邀对象在上周出现任何常见的 Covid 症状,并且在过去 4 天内未完全接种疫苗或 Covid 测试呈阴性,我们将邀请他们重新安排时间。 如果他们不相信他们可以在另一个日期满足这些标准,他们将被排除在外。
- 在熟悉会议期间确定。
在同意后,如果参与者无法执行到达任务或遵循说明,或者如果实验者无法可靠地确定他们的 TMS 刺激参数,或者如果 TMS 不能很好地耐受,则参与者可能会在熟悉会议期间或之后被排除在外。
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:基础科学
- 分配:随机化
- 介入模型:并行分配
- 屏蔽:双倍的
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的:初级运动皮层——Exp 1
Theta burst 经颅磁刺激 (cTBS) 将应用于初级运动皮层。
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真实或虚假的连续 Theta 爆发 TMS (cTBS) 将被传送到头部的某个位置,由随机分组分配确定。
cTBS 由 600 个低强度 TMS 脉冲组成,这些脉冲在 40 秒内以 50 赫兹的三胞胎模式以 5 赫兹的频率传送。
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实验性的:体感皮层——Exp 1
Theta burst 经颅磁刺激 (cTBS) 将应用于初级体感皮层。
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真实或虚假的连续 Theta 爆发 TMS (cTBS) 将被传送到头部的某个位置,由随机分组分配确定。
cTBS 由 600 个低强度 TMS 脉冲组成,这些脉冲在 40 秒内以 50 赫兹的三胞胎模式以 5 赫兹的频率传送。
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假比较器:Vertex sham--实验 1
Sham theta 突发经颅磁刺激 (cTBS) 将应用于顶点。
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真实或虚假的连续 Theta 爆发 TMS (cTBS) 将被传送到头部的某个位置,由随机分组分配确定。
cTBS 由 600 个低强度 TMS 脉冲组成,这些脉冲在 40 秒内以 50 赫兹的三胞胎模式以 5 赫兹的频率传送。
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实验性的:前上顶叶小叶--Exp 2
Theta burst transcranial magnetic stimulation (cTBS) 将应用于前上顶叶小叶。
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真实或虚假的连续 Theta 爆发 TMS (cTBS) 将被传送到头部的某个位置,由随机分组分配确定。
cTBS 由 600 个低强度 TMS 脉冲组成,这些脉冲在 40 秒内以 50 赫兹的三胞胎模式以 5 赫兹的频率传送。
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实验性的:腹侧前运动皮层--Exp 2
Theta burst 经颅磁刺激 (cTBS) 将应用于腹侧前运动皮层。
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真实或虚假的连续 Theta 爆发 TMS (cTBS) 将被传送到头部的某个位置,由随机分组分配确定。
cTBS 由 600 个低强度 TMS 脉冲组成,这些脉冲在 40 秒内以 50 赫兹的三胞胎模式以 5 赫兹的频率传送。
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实验性的:小脑皮层——Exp 2
Theta burst 经颅磁刺激 (cTBS) 将应用于小脑皮层。
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真实或虚假的连续 Theta 爆发 TMS (cTBS) 将被传送到头部的某个位置,由随机分组分配确定。
cTBS 由 600 个低强度 TMS 脉冲组成,这些脉冲在 40 秒内以 50 赫兹的三胞胎模式以 5 赫兹的频率传送。
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假比较器:Vertex sham--实验 2
Sham theta 突发经颅磁刺激 (cTBS) 将应用于顶点。
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真实或虚假的连续 Theta 爆发 TMS (cTBS) 将被传送到头部的某个位置,由随机分组分配确定。
cTBS 由 600 个低强度 TMS 脉冲组成,这些脉冲在 40 秒内以 50 赫兹的三胞胎模式以 5 赫兹的频率传送。
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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调整
大体时间:1天
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通过比较对象在行为任务中早期和晚期指示视觉和本体感受目标的感知位置时在触摸屏上的指向来测量。
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1天
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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视觉本体加权
大体时间:1天
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当两者都可用时,参与者依赖视觉与本体感觉的程度。
通过比较对象在指示视觉目标与本体感受目标的感知位置时在触摸屏上的指向来测量。
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1天
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目标手到达
大体时间:1天。
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位置参与者指向没有性能反馈。
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1天。
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目标估计方差
大体时间:1天
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参与者估计视觉和本体感受目标位置的方差。
根据受试者指向触摸屏上目标的位置计算得出。
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1天
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运动皮层兴奋性(第 1-3 臂)
大体时间:1天
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平均运动诱发电位振幅为 SI1mV(引起 1 mV 反应的刺激强度)。
仅在 Arms 1-3 中测量 cTBS 前后。
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1天
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触觉敏感度(手臂 1-3)
大体时间:1天
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目标食指指尖上的两点辨别阈值。
仅在 Arms 1-3 中测量 cTBS 前后。
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1天
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合作者和调查者
调查人员
- 首席研究员:William P Hetrick, PhD、Indiana University, Bloomington
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
其他研究编号
- 12517
- R01NS112367-01A1 (美国 NIH 拨款/合同)
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)?
IPD 计划说明
IPD 共享时间框架
IPD 共享访问标准
IPD 共享支持信息类型
- 分析代码
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
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