确定前运动和运动皮层在 tDCS 促进的言语运动学习中的作用

研究概览

未受损的参与者组将全部接受非单词的言语运动训练，并将比较六种 tDCS 条件：言语运动区域的正极 tDCS；语音运动区域的阴极 tDCS；左额叶区域的阳极 tDCS；左额叶区域的阴极 tDCS；非语言运动区域的阴极刺激（已收集阳极）；和假 tDCS（无刺激）。 这将解决一个基础科学问题，即语言运动学习的机制是否需要刺激前运动和运动皮层区域，这对获得性语言障碍的治疗具有重要意义。 主要结果测量将是新辅音簇产生的产生准确性的差异和运动敏锐度的变化（用持续时间测量）。

方法和程序 参与者将来到测试室，并与他们讨论程序。 这将包括让他们熟悉 tDCS 设备并解释其工作原理，再次确保他们不符合任何排除标准，并解释在刺激过程中短暂刺痛和/或变红可能产生的副作用。 我们将解释所有适当的保护措施都已到位。 我们还将解释该研究的单盲性质，因为参与者可能会接受主动刺激或假刺激。 解释和刺激本身将由接受过 tDCS 安全使用培训和认证的人员进行。 在通过熟悉设备确定参与者是否有资格参加研究后，他们将填写同意书。 总共将进行两次访问，第一次访问持续约 85 分钟，第二次访问约 15-20 分钟。

言语刺激。 语音刺激是双音节非词，以非母语母语辅音群（例如，GDEEVOO；FNEEGDWOP）开头。 将使用八个非母语集群，每个集群在练习期间训练四个非单词，四个保存用于保留会话测试。 所有非单词都将包含除初始辅音簇之外的合法英语发音和序列，但音节的辅音-元音 (CV) 形状不同（例如，GDEEVOO /gdivu/ 的形状为 [CCV.CV]；FNEEGDWOP /fnigdw? p/ 的形状为 [CCVC.CCVC])。 听觉刺激已经由受过语音训练的俄英双语者使用连接到 Marantz PMD660 数字录音机的 Shure SM-10 头戴式麦克风记录下来。 使用 Praat 对声音文件进行拼接，在每个项目的开始和偏移处留下 10 毫秒的静音，并将刺激幅度归一化。 还向参与者展示了非词的正字法版本，以确保集群生产中的错误不是由误解引起的。

言语运动学习任务程序。 所有测试都将在隔音测试室进行。 参与者将坐在电脑前，他们的作品是使用连接到 Marantz PMD660 的桌面麦克风支架中的 Shure BETA 58A 麦克风录制的。 此设置允许参与者在整个学习任务中在头皮上设置 tDCS。

练习前。 为确保个人理解任务，我们将在练习前提供两个项目（“FTAKE”和“FNIP”）。 选择这些项目是因为英语听众对这些集群的感知通常是准确的，使我们能够轻松提供准确的反馈。 我们将为大家提供关于准确生成辅音簇的说明。 预习将持续大约两分钟。

实践。 在练习期间，参与者将在每个集群中产生 4 个非词（总共 32 个具有非法集群的非词）七次，以及 62 个不包含集群的填充刺激。 已经生成并修改了随机刺激呈现顺序，以确保没有刺激连续呈现两次。 项目将在参与者之间保持平衡，这样一半的参与者将接受一半非词的训练，另一半接受其他非词的训练。 对于每个刺激，将同时向参与者呈现听觉和正字法版本。 练习课的结构将包括大量随机出现的集群练习和不同的背景。 鉴于难以感知这些集群的准确性，将不会提供在线反馈。 整个练习环节将持续约 25 分钟。

保留。 短期保留 (R1) 和长期保留 (R2) 课程将相同，R1 在练习结束后约 30 分钟开始，R2 在两天后的单独课程中进行。 对于每个集群，参与者将从该集群开始生成四个经过训练的非词以及四个新颖的​​、未经训练的非词。 在保留会话期间，每个刺激将产生 3 次（总共 192 个集群刺激），另外还有 110 个不包含集群的填充项。 刺激将随机化并以电子方式呈现。

tDCS 程序。 tDCS 电极将按照随机分配组的适当配置放置在所有参与者身上。 参与者将花费前 10 分钟的刺激来执行计算机化的工作记忆任务（例如，向前和向后数字和块跨度，所有键盘或按钮框响应），这与我们之前的发现一致，即语音学习任务之前的刺激可以促进额外的学习. 一个 1x1 Soterix 电池驱动的电流刺激器使用橡胶碳电极 (35cm2) 和周围浸有盐水的海绵来输送电流。 电极将根据随机分配的条件放置，假电极放置在电极配置之间分开。 对于接受主动 tDCS 的参与者，该设备将提供 1mA 的电流 20 分钟。 对于假 tDCS，电流将在 30 秒内上升至 1mA 以模拟刺激感，但随后会立即下降并关闭。 根据文献中最常用的参数选择刺激强度和持续时间。

Active/sham 通过我们设备上的单个开关进行设置，并将由研究团队的独立成员提前完成。 参与者将对刺激条件视而不见。 将询问参与者他们认为他们在第 2 天处于哪种 tDCS 状态；在我们实验室之前对 80 名参与者进行的一项研究中，参与者有机会准确识别他们的状况（44/80 正确识别他们的状况，22/40 假和 22/40 主动准确识别状况）。

小组作业。

根据随机分组，受试者将在知情同意后完成 35 分钟，如下所示：

1. 活跃的 tDCS 组将在第 2.1 节中概述的条件之一中接受活跃的 tDCS。 20 分钟。 前 10 分钟将涉及非语言任务，然后将开始言语运动任务，大约持续 25 分钟。 电流将在 20 分钟后自动停止，语音运动学习任务将继续。
2. 假 tDCS 组将收到假 tDCS，电极放在第 2.1 节中概述的条件之一。 刺激在 30 秒内上升至 1mA，然后下降并关闭。 行为任务与活动 tDCS 组相同。 前 10 分钟将涉及非语言任务，然后将开始言语运动任务，大约持续 25 分钟。

然后，所有参与者小组将进行 30 分钟不相关的认知和语言任务，然后进行短期保留和概括。 所有参与者将在两天后返回进行长期保留和泛化测试。

结果测量

聚类精度。 所有包含辅音簇的录制作品都将使用声波、频谱图和感知进行转录。 生成这些簇时最常见的错误类型是在两个辅音之间 (/gdivu/ -> [gEdivu]) 或在簇之前 (/gdivu/ -> [Egdivu]) 插入一个 schwa 元音。 因为这些插入对于说英语的人来说很难感知，我们将使用声学特性来识别元音的存在。 元音将通过频谱图中存在的共振峰结构（特别是较高的共振峰 F2、F3 等，因为它们不会与 f0 混淆）和声学波形中相应的元音（周期性）部分来识别。 其他错误，例如辅音删除（例如，/gdivu/ -> [divu]）和替换（例如，/gdivu/ -> [glivu]）将通过感知识别并通过声学记录进行验证。 非词中的其余声音（例如 /gdivu/ 的 [ivu] 部分）将被感知转录。 聚类准确度仅反映前两个辅音的准确度；整个非词的准确性反映了整个刺激。 对于每个参与者，评分将由一个编码器完成，该编码器不知道参与者的 tDCS 条件以及每个令牌来自的会话。 评估者间的可靠性将以两种方式进行评估。 首先，25% 的参与者将由两个独立的人完全编码，以计算点对点的评估者间一致性。 其次，来自每个说话者的每个 /gd/ 和 /pt/ 令牌将被分析，以确定它是否包含两个独立编码器的插音，因为他们测量突发到突发序列的持续时间。

突发到突发持续时间。 作为集群习得的次要衡量标准，我们将检查 /gd/ 和 /pt/ 初始单词中从第一个辅音的停止突发到第二个辅音的停止突发的持续时间。 我们将包括准确生成并带有附加符号的集群。 这一措施的减少将反映参与者更接近目标清晰度。 簇后元音的持续时间也将被测量，作为我们分析中的一个因素，作为语速的代表。 每个 /gd/ 和 /pt/ 令牌将由两个独立的编码员针对这些措施中的每一个进行评分，并且还将针对准确性和错误类型进行编码。 对于测量值相差超过 5 毫秒的每个令牌，两名编码员将重新检查该项目以就测量值达成一致。 这些将是分析中使用的最终值。 在我们的实验室中，这个过程已经在持续时间测量方法中标准化。