Optimalizace tDCS pro zlepšení chůze a rovnováhy při dvou úlohách (OptiStim)

Stání a chůze jsou téměř vždy dokončeny v souladu s jinými kognitivními úkoly, jako je mluvení, čtení nebo rozhodování. Schopnost provádět tento důležitý typ „dvojího úkolování“ je kritická pro každodenní činnosti a závisí na schopnosti jednotlivce účinně aktivovat vhodné mozkové sítě, které zahrnují levý dorzolaterální prefrontální kortex (dlPFC). Transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) je bezpečná, neinvazivní technologie, která může selektivně modulovat excitabilitu mozku (tj. pravděpodobnost aktivace) průchodem nízkoúrovňových proudů mezi elektrodami umístěnými na pokožce hlavy. Vyšetřovatelé prostřednictvím série studií prokázali, že jediná 20minutová expozice tDCS zaměřená na levý dlPFC-aplikovaná pomocí dvou velkých houbových elektrod snižuje náklady na dvojí úkol na metriku kontroly držení těla ve stoje a chůze, když je testován bezprostředně po stimulaci. Přesto výzkumníci a další také pozorovali relativně vysokou variabilitu mezi subjekty v účincích této „tradiční“ bipolární formy tDCS. Výzkumníci tvrdí, že tato variabilita účinnosti vzniká částečně z relativně difúzního a nespecifického toku proudu při použití velkých houbových elektrod v kombinaci s individuální variabilitou v anatomii hlavy a mozku, která významně mění tok proudu a generované elektrické pole v cílové oblasti mozku. V tomto projektu vědci aplikují nedávné pokroky v modelování a administraci tDCS k 1) modelování elektrických polí generovaných tradičním tDCS u starších dospělých pomocí jejich individuálních strukturálních MRI mozku a 2) vývoji personalizovaných tDCS dodávaných prostřednictvím pole osmi malých gelové elektrody - pomocí optimalizačních algoritmů k určení umístění elektrod a parametrů proudu potřebných k vytvoření požadovaného elektrického pole v oblasti mozku, která nás zajímá.

Konkrétním cílem je prozkoumat okamžité následky personalizovaného tDCS, tradičního tDCS a simulované stimulace na stání a chůzi se dvěma úkoly u starších dospělých. Studovanou populací budou starší muži a ženy bez zjevného onemocnění nebo nemoci, ale se špatným základním výkonem dvou úkolů definovaných jako náklady na duální úkol (tj. snížení) na rychlost chůze o alespoň 20 % vyvolané současným prováděním úkolu sériového odečítání, když chůze.

Vyšetřovatelé předpokládají, že mezi účastníky bude účinek tradičního tDCS na výkon při stání a chůzi s dvojím úkolem korelovat se specifickou složkou elektrického pole generovaného nad levým cílem dlPFC. Vyšetřovatelé také předpokládají, že personalizovaný tDCS vyvolá A) větší účinky na výkon při stání a chůzi s dvojím úkolem ve srovnání s tradičním tDCS a simulovanou stimulací a B) tyto účinky budou u jednotlivců konzistentnější ve srovnání s tradičním tDCS. Tento projekt poskytne důležité poznatky o „dávkování“ tDCS, které umožní výzkumníkům a mnoha dalším výzkumníkům lépe porozumět, kontrolovat a optimalizovat tuto formu neinvazivní mozkové stimulace pro individuální anatomii hlavy a mozku. Očekává se také, že prokáže, že personalizované tDCS ve srovnání s tradičním přístupem významně zlepšuje velikost a konzistenci pozorovaných přínosů dvojího stání a chůze u zranitelných starších dospělých.