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大脑临界性、动眼神经控制和认知努力

2024年8月5日 更新者：Andrew Westbrook, PhD、Rutgers, The State University of New Jersey

Theta 爆发刺激调节临界性和认知控制

该项目检查了脑电图、核磁共振成像和行为测量，以指示健康年轻人在执行高要求的认知任务时以及对经颅磁刺激的反应时大脑的灵活性（临界状态动态）。

研究概览

地位

招聘中

条件

干预/治疗

详细说明

健康的人脑是一个复杂的动态系统，假设它在静止时、接近相变的状态下运行——在有序与混乱之间的边界。 接近这个临界点在功能上是自适应的，因为它提供了最大的灵活性、动态范围和信息传输能力，对短期记忆和认知控制有影响。 偏离这个临界点已与多种形式的精神病理学和神经病相关，这表明与临界点的距离既是疾病的潜在生物标志物，也是对紊乱大脑进行干预的目标。 研究人员进一步假设，任务表现取决于大脑在任务执行过程中与关键性的运作程度，并且主观认知努力是由于参与高要求任务而引起的与关键性差异的反映。

假设决定静息大脑与临界状态距离的关键控制参数是皮质兴奋与抑制的平衡（“E/I 平衡”）。 经颅磁刺激是一种广泛使用的神经调节实验和临床工具，θ 突发刺激 (TBS) 协议被认为可以调节 E/I 平衡。 在这里，研究人员测试了是否可以通过连续 theta 突发刺激 (cTBS) 和间歇 theta 突发刺激 (iTBS) 系统地调节皮质动力学远离临界点，这被认为分别会减少和增加 E/I 平衡。 根据刺激前的基线 E/I 平衡，这将使人们的大脑更加接近或远离临界点，从而在执行需要控制的任务期间影响认知控制和主观认知努力。

研究类型

介入性

注册 (估计的)

60

阶段

  • 不适用

联系人和位置

本节提供了进行研究的人员的详细联系信息，以及有关进行该研究的地点的信息。

学习联系方式

学习地点

  • 美国
    • New Jersey
      • Piscataway、New Jersey、美国、08854
        • 招聘中
        • Center for Advanced Human Brain Imaging Research
        • 接触：

参与标准

研究人员寻找符合特定描述的人，称为资格标准。这些标准的一些例子是一个人的一般健康状况或先前的治疗。

资格标准

适合学习的年龄

  • 成人

接受健康志愿者

是的

描述

纳入标准：

  1. 提供签署并注明日期的知情同意书
  2. 表示愿意遵守所有研究以及研究期间的可用性
  3. 男性和女性；年龄 18-45 岁
  4. 健康、神经系统正常，没有诊断出精神或身体疾病
  5. 愿意遵守 MRI 和两次刺激方案
  6. 流利的英语
  7. 视力正常或矫正至正常视力
  8. 至少受过十二年教育（高中同等学历）

排除标准：

  1. 持续吸毒或酗酒
  2. 被诊断患有精神或精神疾病
  3. 目前正在服用精神活性药物
  4. 既往脑损伤
  5. 机身金属
  6. 癫痫发作史或癫痫诊断
  7. 幽闭恐惧症
  8. 怀孕或可能怀孕
  9. 18岁以下或45岁以上
  10. 使用可能降低使用阈值的药物

学习计划

本节提供研究计划的详细信息，包括研究的设计方式和研究的衡量标准。

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：交叉作业
  • 屏蔽：双倍的

武器和干预

参与者组/臂
干预/治疗
有源比较器：连续θ爆发刺激
在交叉设计中，所有参与者都将在一次训练中，在右额眼区域接受连续的 θ 爆发刺激。 会话顺序将在参与者之间平衡，刺激协议将对参与者和研究者不知情，直到数据收集完成。
设备：经颅磁刺激

该研究干预涉及通过使用经颅磁刺激的 2 组间隔连续或间歇 theta 突发刺激（分别为 cTBS、iTBS）来调节右额眼场 (FEF) 中的皮质兴奋与抑制 (E/I) 平衡设备。 该刺激的终点将是局部 E/I 比率的降低 (cTBS) 或增加 (iTBS)，该比率应在刺激后持续至少 60 分钟（Chung 等人，2016）。

在单独的会议中，所有参与者都将收到 FEF 的主动或刺激。 研究人员将比较 iTBS 和 cTBS 与假刺激以及彼此之间的效果。
有源比较器：间歇性θ爆发刺激
在交叉设计中，所有参与者都将在一次会议中接受间歇性 θ 爆发刺激，针对右额眼区域。 会话顺序将在参与者之间平衡，刺激协议将对参与者和研究者不知情，直到数据收集完成。
设备：经颅磁刺激

该研究干预涉及通过使用经颅磁刺激的 2 组间隔连续或间歇 theta 突发刺激（分别为 cTBS、iTBS）来调节右额眼场 (FEF) 中的皮质兴奋与抑制 (E/I) 平衡设备。 该刺激的终点将是局部 E/I 比率的降低 (cTBS) 或增加 (iTBS)，该比率应在刺激后持续至少 60 分钟（Chung 等人，2016）。

在单独的会议中，所有参与者都将收到 FEF 的主动或刺激。 研究人员将比较 iTBS 和 cTBS 与假刺激以及彼此之间的效果。
假比较器：假手术θ爆发刺激
在交叉设计中，所有参与者都将在一次会议中接受对右额眼区域的假西塔爆发刺激。 会话顺序将在参与者之间平衡，刺激协议将对参与者和研究者不知情，直到数据收集完成。
设备：经颅磁刺激

该研究干预涉及通过使用经颅磁刺激的 2 组间隔连续或间歇 theta 突发刺激（分别为 cTBS、iTBS）来调节右额眼场 (FEF) 中的皮质兴奋与抑制 (E/I) 平衡设备。 该刺激的终点将是局部 E/I 比率的降低 (cTBS) 或增加 (iTBS)，该比率应在刺激后持续至少 60 分钟（Chung 等人，2016）。

在单独的会议中，所有参与者都将收到 FEF 的主动或刺激。 研究人员将比较 iTBS 和 cTBS 与假刺激以及彼此之间的效果。

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
关键动态 - cTBS 与假刺激的直接影响
大体时间：在休息期间、刺激后立即记录的主动刺激与假刺激的相关性变化。
通过去趋势波动分析从脑电图数据导出的标度指数量化长程时间相关性。 分数范围从 0.5（不相关时间序列）到 1.0（相关时间序列）。 与假刺激相比，主动连续 theta 爆发刺激 (cTBS) 后的分数较低，表明相关性较弱。 因此，差异分数应该为负，表明在刺激后立即进行 cTBS，导致长期时间相关性较弱。
在休息期间、刺激后立即记录的主动刺激与假刺激的相关性变化。
功能性 E/I 平衡 - cTBS 与假刺激的直接影响
大体时间：主动刺激与假刺激在休息期间、刺激后立即记录的功能性 E/I 平衡的变化。
功能 E/I 比是通过带限幅度与波动函数的比较得出的，反映了驱动相关振荡的激励与抑制的平衡。 分数范围约为 0.5 至 1.5，低于 1.0 的值表示抑制优势，高于 1.0 的值表示兴奋优势。 与假刺激相比，主动连续 θ 爆发刺激 (cTBS) 后的分数较低，表明抑制优势更强。 因此，差值应该是负数，表明刺激后立即进行 cTBS 导致 E/I 平衡较低。
主动刺激与假刺激在休息期间、刺激后立即记录的功能性 E/I 平衡的变化。
雪崩分支比 - cTBS 与假刺激的即时效果
大体时间：对于主动刺激和假刺激，在休息期间、刺激后立即记录的雪崩分支比的变化。
神经元雪崩的增长率可以通过脑电图 (EEG) 信号中高振幅事件的聚类来估计。 雪崩增长速度越快，事件在时间上的聚集就越紧密。 分数范围约为 0.5 至 1.5，低于 1.0 的值表示抑制优势，高于 1.0 的值表示兴奋优势。 与假刺激相比，主动连续 θ 爆发刺激 (cTBS) 后的分数较低，表明抑制优势更强。 因此，差值应该是负数，表明刺激后立即进行 cTBS 导致 E/I 平衡较低。
对于主动刺激和假刺激，在休息期间、刺激后立即记录的雪崩分支比的变化。
关键动态 - iTBS 与假刺激的即时效果
大体时间：在休息期间、刺激后立即记录的主动刺激与假刺激的相关性变化。
通过去趋势波动分析从脑电图数据导出的标度指数量化长程时间相关性。 分数范围从 0.5（不相关时间序列）到 1.0（相关时间序列）。 与假刺激相比，主动间歇 theta 爆发刺激 (iTBS) 预计得分更高，表明相关性更强。 因此，差异分数应该是正数，表明刺激后立即由于 iTBS 导致更强的长程时间相关性。
在休息期间、刺激后立即记录的主动刺激与假刺激的相关性变化。
功能性 E/I 平衡 - iTBS 与假刺激的直接影响
大体时间：主动刺激与假刺激在休息期间、刺激后立即记录的功能性 E/I 平衡的变化。
功能 E/I 比是通过带限幅度与波动函数的比较得出的，反映了驱动相关振荡的激励与抑制的平衡。 分数范围约为 0.5 至 1.5，低于 1.0 的值表示抑制优势，高于 1.0 的值表示兴奋优势。 与假刺激相比，主动间歇 theta 爆发刺激 (iTBS) 预计得分更高，表明更多的兴奋优势。 因此，差异分数应该是正数，表明刺激后立即由于 iTBS 导致较高的 E/I 平衡。
主动刺激与假刺激在休息期间、刺激后立即记录的功能性 E/I 平衡的变化。
雪崩分支比 - iTBS 与假刺激的即时效果
大体时间：对于主动刺激和假刺激，在休息期间、刺激后立即记录的雪崩分支比的变化。
神经元雪崩的增长率可以通过脑电图 (EEG) 信号中高振幅事件的聚类来估计。 雪崩增长速度越快，事件在时间上的聚集就越紧密。 分数范围约为 0.5 至 1.5，低于 1.0 的值表示抑制优势，高于 1.0 的值表示兴奋优势。 与假刺激相比，主动间歇 theta 爆发刺激 (iTBS) 预计得分更高，表明更多的兴奋优势。 因此，差异分数应该是正数，表明刺激后立即由于 iTBS 导致较高的 E/I 平衡。
对于主动刺激和假刺激，在休息期间、刺激后立即记录的雪崩分支比的变化。
记忆引导的扫视准确性 - cTBS 与假刺激的效果
大体时间：刺激后 44 分钟估计 cTBS 与假刺激的视角误差程度变化。
记忆引导扫视任务的准确性（通过平均视角偏差度来量化）通常在约 1.0 至 5.0 度的范围内，分数越高表示不准确性越高。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 因为临界性意味着敏感性和灵活性，所以相对于假刺激，使 FEF 操作更接近临界性的刺激方案将显示更大的视角误差。
刺激后 44 分钟估计 cTBS 与假刺激的视角误差程度变化。
记忆引导的扫视准确性 - iTBS 与假刺激的效果
大体时间：刺激后 44 分钟估计 iTBS 与假刺激的视角误差程度变化。
记忆引导扫视任务的准确性（通过平均视角偏差度来量化）通常在约 1.0 至 5.0 度的范围内，分数越高表示不准确性越高。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 因为临界性意味着敏感性和灵活性，所以相对于假刺激，使 FEF 操作更接近临界性的刺激方案将显示更大的视角误差。
刺激后 44 分钟估计 iTBS 与假刺激的视角误差程度变化。
抗眼跳准确性 - cTBS 与假刺激的效果
大体时间：刺激后 12 分钟估计 cTBS 与假刺激的准确度百分比变化。
反扫视任务的准确性，以远离提示的正确扫视的平均百分比来量化，通常正确范围在 80% 到 100% 之间。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 因为临界性意味着自上而下的控制区域和感觉运动皮层之间有更大的区域间通信，所以相对于假刺激，使 FEF 运行更接近临界性的刺激方案将因刺激而更完美地提高准确性。
刺激后 12 分钟估计 cTBS 与假刺激的准确度百分比变化。
抗眼跳准确性 - iTBS 与假刺激的效果
大体时间：刺激后 12 分钟估计 iTBS 与假刺激的准确度百分比变化。
反扫视任务的准确性，以远离提示的正确扫视的平均百分比来量化，通常正确范围在 80% 到 100% 之间。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 因为临界性意味着自上而下的控制区域和感觉运动皮层之间有更大的区域间通信，所以相对于假刺激，使 FEF 运行更接近临界性的刺激方案将因刺激而更完美地提高准确性。
刺激后 12 分钟估计 iTBS 与假刺激的准确度百分比变化。
主观努力贴现 - cTBS 与假刺激
大体时间：刺激后 72 分钟估计 cTBS 与假刺激的主观值变化。
根据努力折扣程序估计的主观值作为折扣报价，范围从 0.0（全力折扣）到 1.0（无努力折扣）。 较低的值表明人们发现主观努力的成本更高。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 我们假设与批判性的分歧是现象学努力的基础。 因此，我们预测，与假刺激相比，使人们的大脑运作更接近临界点的刺激将经历更少的努力并具有更高的主观价值。
刺激后 72 分钟估计 cTBS 与假刺激的主观值变化。
主观努力贴现 - iTBS 与假刺激
大体时间：刺激后 72 分钟估计 iTBS 与假刺激的主观值变化。
根据努力折扣程序估计的主观值作为折扣报价，范围从 0.0（全力折扣）到 1.0（无努力折扣）。 较低的值表明人们发现主观努力的成本更高。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 我们假设与批判性的分歧是现象学努力的基础。 因此，我们预测，与假刺激相比，使人们的大脑运作更接近临界点的刺激将经历更少的努力并具有更高的主观价值。
刺激后 72 分钟估计 iTBS 与假刺激的主观值变化。
主观努力评级 - cTBS 与假刺激
大体时间：刺激后 70 分钟估计 cTBS 与假刺激的主观值变化。
主观努力的李克特评级从 1（低努力）到 10（高努力）。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 我们假设与批判性的分歧是现象学努力的基础。 因此，我们预测，与假刺激相比，使人们的大脑运作更接近临界点的刺激将经历更少的努力并具有更高的主观价值。
刺激后 70 分钟估计 cTBS 与假刺激的主观值变化。
主观努力评级 - iTBS 与假刺激
大体时间：ITBS 与假刺激相比，刺激后 70 分钟估计主观值的变化。
主观努力的李克特评级从 1（低努力）到 10（高努力）。 对 FEF 的 Theta 爆发刺激应该会调节皮质兴奋性，使某些人的大脑中的 FEF 运行更接近临界点，而在另一些人的大脑中，则远离临界点。 我们假设与批判性的分歧是现象学努力的基础。 因此，我们预测，与假刺激相比，使人们的大脑运作更接近临界点的刺激将经历更少的努力并具有更高的主观价值。
ITBS 与假刺激相比，刺激后 70 分钟估计主观值的变化。

合作者和调查者

在这里您可以找到参与这项研究的人员和组织。

赞助

Rutgers, The State University of New Jersey

调查人员

  • 首席研究员：John A Westbrook, PhD、Rutgers University

出版物和有用的链接

负责输入研究信息的人员自愿提供这些出版物。这些可能与研究有关。

一般刊物

研究记录日期

这些日期跟踪向 ClinicalTrials.gov 提交研究记录和摘要结果的进度。研究记录和报告的结果由国家医学图书馆 (NLM) 审查，以确保它们在发布到公共网站之前符合特定的质量控制标准。

研究主要日期

学习开始 (实际的)

2024年8月1日

初级完成 (估计的)

2026年6月1日

研究完成 (估计的)

2026年6月1日

研究注册日期

首次提交

2024年3月27日

首先提交符合 QC 标准的

2024年3月27日

首次发布 (实际的)

2024年4月3日

研究记录更新

最后更新发布 (实际的)

2024年8月7日

上次提交的符合 QC 标准的更新

2024年8月5日

最后验证

2024年8月1日

更多信息

与本研究相关的术语

其他研究编号

  • 2023001006

计划个人参与者数据 (IPD)

计划共享个人参与者数据 (IPD)？

不

IPD 计划说明

所有匿名数据将在试验结束时在罗格斯大学 (RUresearch) 数据门户上公开。

药物和器械信息、研究文件

研究美国 FDA 监管的药品

不

研究美国 FDA 监管的设备产品

是的

在美国制造并从美国出口的产品

不

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