人丘脑的认知控制功能
认知控制的网络机制
研究概览
详细说明
研究人员将在下面详细描述3种类型的测试程序(认知行为测试,脑电图和MRI)。 涉及的程序类型因参与者而异,具体取决于研究人员需要哪种数据以及哪些程序主题同意参加。 该受试者可以参与所有测试程序(MRI,EEG和行为),两三个。 该受试者还可以自由地拒绝任何测试程序,相当于不参加研究。 对于每个步骤,测试时间将永远不会超过3小时,因此对象的最大时间承诺为9小时。 对于每个受试者,将在24小时内进行不超过两个测试程序。 当两个测试程序在同一24小时内发生时,两个测试程序之间的时间将是对主题最方便的。 在同一24小时内未发生的测试程序之间的时间将是对受试者最方便的一切(这可能意味着数周或数月,具体取决于受试者。) 主题同意参加的具体程序将以同意书的形式进行检查。 受试者将参与这三种程序的顺序也将因受试者而异,这取决于主题的时间表和研究设施的可用性。
认知行为程序:将管理旨在衡量受试者监控内部目标和意图,维护和操纵信息的能力的认知任务类型,选择与任务相关的信息,抑制分心并组织行动计划以实现这些目标。 这些任务涉及通过计算机系统呈现视觉或听觉刺激,并且受试者必须注意提出的刺激并做出按钮按响应。 可以通过在参与者前面放置1到2英尺的非侵入性眼球跟踪装置来监测他们的眼睛运动。 眼睛追踪设备被动地记录了受试者的眼睛凝视方向,并且该设备的任何部分都不会触及受试者,因此,对受试者的舒适感不会产生负面影响。 此过程的测试时间为1至3小时。
脑电图程序:在此过程中,受试者将在同时监视行为时记录脑电图。 要求受试者坐在测试室中,并带有传统的脑电图电极,并带有指挥糊状物。 实验涉及在计算机监视器上呈现图像,通过扬声器或耳机发出声音。 我们对任务的行为测试可以根据需要灵活地更改任务(即,对于受试者而言,此任务太容易了? 太难了吗? 这些问题是研究人员只有在调查人员开始行动驾驶任务后才能回答),但是,任务将始终要求受试者操纵简单或复杂的刺激,并在短时间内对参与者做出回应。 这项任务将通过参与记忆刺激,参与刺激,忽略刺激和准备反应的大脑区域来解决我们关于认知控制的问题。 这些是该项目感兴趣的认知控制组成部分。 要求对象通过按下按钮来应对某些刺激。 所有刺激均以舒适的水平呈现。 与认知行为程序类似,在脑电图记录期间,非侵入性眼动态器件可能会记录受试者的眼动。 这种引人注目的设备是无创的,该设备的任何部分都不会引起任何不适或干扰脑电图记录。 脑电图记录会话通常需要1到3小时。 该受试者每5至10分钟一次休息一次,但可以随时要求休息或停止实验。 测试后,调查人员将卸下电极,并提供洗发水和毛巾,以便受试者洗净脑电图进行糊状。 调查人员将提供吹风机。
MRI(3T)程序:在参与者进入磁室之前,将筛选参与者以造成矛盾(即金属植入物)。 如果受试者还戴着包含金属的眼镜以将其视力校正至20/40或更高,则研究人员将使用MRI中心提供的塑料,MR兼容的眼镜。 如果受试者知道他们的处方,它将加快寻找适合参与者的镜头的过程。 如果不是这样,将分配几分钟,以尝试使用最佳拟合对,以近似查看MRI中屏幕所需的视力,MRI中的屏幕位于受试者的脸附近。 收集大脑解剖学MRI扫描。 收集大脑解剖学MRI扫描以确定大脑结构的位置。 在MRI研究中,有大脑史MRI的受试者将在模拟扫描仪中适应MRI环境。 这是在PBDB的MRRF专用设置上执行的。 为了舒适,将泡沫垫放在受试者的头上,以限制扫描过程中的头部移动。 MRI扫描会议大约需要40-60分钟,并且每5-10分钟就会休息一下。 受试者可以随时要求休息或停止实验。
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习地点
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Iowa
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Iowa City、Iowa、美国、52246
- The University of Iowa
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
- 年长者
接受健康志愿者
描述
纳入标准:
- 健康的成年人18-35岁,没有神经或心理疾病。 没有金属植入物。 没有幽闭恐惧症。
- 丘脑内有局灶性病变的患者。 18岁或以上。 没有诊断精神疾病。 没有金属植入物。 没有幽闭恐惧症。
- 患有局灶性病变的患者可以避免额叶和顶叶皮层。 18岁或以上。 没有诊断精神疾病。
没有金属植入物。 没有幽闭恐惧症。
排除标准:
- 幽闭恐惧症的精神病病,例如抑郁和多动症。 植入的装置,例如Cardia起搏器和自动脱发器,动脉瘤,耳蜗植入物。
- 英语不流利。
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:不适用
- 介入模型:单组作业
- 屏蔽:无(打开标签)
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的:Determine how the thalamus contributes to cognitive control
We conducted cognitive behavioral testing on cognitive flexibility using EEG, fMRI and behavioral experiments.
The intervention for all three methods (EEG, fMRI, behavioral) were the same, subjects performed a cognitive flexibility task with three conditions: extradimensional shift, intradimensional shift, and no switching condition.
With all three experiments we can measure the behavioral accuracy.
With fMRI we can measure evoked fMRI response amplitude in the thalamus, with EEG we can measure scalp voltage signal in patients.
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A behavioral task that requires subjects to switch between stimulus- response contingencies based on a colored contextual cue.
In addition, this task requires subjects to memorize a set of visual stimuli.
Subjects will then be presented with a test set and will be asked to indicate whether any stimulus therein is not part of original memorized set.
Three conditions will be measured, including EDS (extradimensional shift), IDS (intradimensionaly shift), and Stay (no switching).
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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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Cognitive Flexibility Performance as Measured by Accuracy, in the Unit of Percentage of Correct Responses
大体时间:2 weeks
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The accuracy measure of the behavioral task will determine whether the hypothesized cognitive function of cognitive flexibility is implemented by a hierarchical cognitive control model instantiated in the human thalamus.
A lower accuracy scale for the extradimensional shift condition (EDS) relative to other conditions would suggest increased difficulty in engaging in cognitive flexibility.
The scale is from 0 to 100.
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2 weeks
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Measure of Thalamus Response to Cognitive Flexibility, in the Unit of fMRI BOLD Signal Increase Relative to no Stimulus Presentation.
大体时间:2 hours
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When subjects perform the cognitive flexibility task, we can then measure how strongly the medial thalamus responds to different task conditions.
The signal scale will be in beta coefficients measured by fMRI BOLD response.
This is a measurement of relative signal increase in response to the presented task.
A higher beta value for the thalamus for the extradimensional shift condition would indicate thalamus involvement in cognitive flexibility.
The scale is from -100 to 100
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2 hours
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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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EEG Oscillations in the Theta Frequency Band, in the Unit of Signal Increase Relative to Recordings From no Stimulus Presentation.
大体时间:2hrs
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In stroke patients, we can measure their EEG response in the theta frequency band in response to the three cognitive flexibility conditions (EDS, IDS, Stay).
The measure is percent signal change (%) from -100 to 100.
We expect that there should be no difference in this measure, indicating that the brain structure is limiting patients' ability to engage in cognitive flexibility-related brain processes.
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2hrs
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合作者和调查者
出版物和有用的链接
一般刊物
- Shine JM, Lewis LD, Garrett DD, Hwang K. The impact of the human thalamus on brain-wide information processing. Nat Rev Neurosci. 2023 Jul;24(7):416-430. doi: 10.1038/s41583-023-00701-0. Epub 2023 May 26.
- Cellier D, Petersen IT, Hwang K. Dynamics of Hierarchical Task Representations. J Neurosci. 2022 Sep 21;42(38):7276-7284. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0233-22.2022.
- Hwang K, Bruss J, Tranel D, Boes AD. Network Localization of Executive Function Deficits in Patients with Focal Thalamic Lesions. J Cogn Neurosci. 2020 Dec;32(12):2303-2319. doi: 10.1162/jocn_a_01628. Epub 2020 Sep 9.
- Hwang K, Shine JM, Bruss J, Tranel D, Boes A. Neuropsychological evidence of multi-domain network hubs in the human thalamus. Elife. 2021 Oct 8;10:e69480. doi: 10.7554/eLife.69480.
- Chen X, Leach SC, Hollis J, Cellier D, Hwang K. The thalamus encodes and updates context representations during hierarchical cognitive control. PLoS Biol. 2024 Dec 2;22(12):e3002937. doi: 10.1371/journal.pbio.3002937. eCollection 2024 Dec.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (实际的)
研究完成 (实际的)
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
- 201808855
- R01MH122613 (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
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
在美国制造并从美国出口的产品
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