Vztahy příčin a následků mezi mozkovými sítěmi a bimanuální koordinací u starších dospělých

Bude použit jednoduše zaslepený, pseudorandomizovaný, falešně kontrolovaný návrh v rámci subjektu. Studie se skládá ze tří experimentálních sezení. V každém sezení byla aplikována jedna ze tří podmínek stimulace: (1) stimulace ve fázi; (2) protifázová stimulace; (3) falešná stimulace. Pořadí tří stimulačních podmínek během sezení bude pseudonáhodné mezi účastníky. V rámci každého sezení je stimulace aplikována během plnění dvou úkolů: 2-back task pro hodnocení čisté prostorové pracovní paměti (sWM) a komplexní bimanual tracking task (BTT) pro hodnocení bimanuálního získávání dovedností. Aby se minimalizovaly efekty učení a přenosu během sezení, používá se vymývací období 6 týdnů mezi sezeními a tři různé varianty úkolu BTT (jedna pro každé sezení). Pořadí těchto variant bylo také pseudonáhodné napříč účastníky.

Pro hodnocení sWM účastníci provádějí upravenou verzi 2-back visuospace match-to-sample testu použitého v Alekseichuk et al., 2016. Účastníci sedí na židli s pravou rukou položenou na boxu s odpovědí. Před účastníka je umístěna obrazovka počítače. Na obrazovce je na černém pozadí nakreslena modrá mřížka 3x3. Každá studie se skládá ze tří událostí: stimulu, sondy a doby odezvy. Během stimulu se někde v mřížce objeví dvě nebo tři bílé tečky po dobu 2150 ms. Po časovém intervalu 50 ms následuje objevení se sondy, tvořené jedním malým modrým bodem, trvajícím 300 ms. Během doby odezvy (trvání 2000 ms) je účastník požádán, aby buď stiskl, nebo nestiskl tlačítko odezvy, čímž se uvede, zda umístění sondy odpovídá umístění stimulu v předchozí zkoušce nebo ne (tj. stav 2 zad ).

Pro účely seznámení jsou účastníci nejprve instruováni, co je cílem úkolu. Dále cvičili sérii deseti nebo dvaceti pokusů bez stimulace.

Pro experiment (tj. plnění úkolu během stimulace) je kompletní sada pokusů organizována v pěti blocích, sestávajících z 30 pokusů (tj. 150 pokusů na sadu). Pět bloků je odděleno 1minutovými přestávkami. Distribuce 2-tečkových nebo 3-tečkových stimulačních podmínek v souboru 150 pokusů byla 50 % - 50 %, uvedeno v náhodném pořadí. Čtyřicet % pokusů jsou shodné pokusy (tj. 58 pokusů) a 60 % jsou neshodné pokusy (tj. 87 pokusů).

Pro tuto studii používáme tři pevné sady pokusů, tj. jednu pro každé sezení. Pořadí těchto sad během relací bude mezi účastníky pseudonáhodné.

Pro hodnocení počátečního bimanuálního učení používáme komplexní vizuomotorický bimanuální sledovací úkol (BTT). Účastníci sedí před obrazovkou počítače s pažemi nataženými na stole. Každý ukazováček je umístěn v ovladači. Ovladače jsou dva otočné voliče s malými drážkami pro umístění prstů. Bimanuálním otáčením dvou číselníků může účastník posunout pozici červeného kurzoru na displeji. Otáčení levého a pravého voliče vyvolalo pohyb kurzoru podél ordinát a úseček.

Cílem BTT je manipulovat s pozicí kurzorů tak, aby co nejpřesněji sledovaly pohybující se cílový bod na rovné nakloněné čáře zobrazené na displeji. Každá zkouška BTT začíná objevením se cílové linie. Na počátku této čáry, ve středu displeje, se na 2 sekundy zobrazí červený cílový bod (tj. přípravné období). Poté zvukový signál GO indikuje začátek periody pohybu: cílový bod se začne pohybovat konstantní rychlostí podél čáry směrem k perifernímu konci čáry, kterou musí účastník sledovat současným otáčením číselníků. Doba trvání pohybu cílového bodu ze středu k okraji (tj. doba pohybu) je 5 sekund. Mezi pokusy je implementován časový interval 3 sekund.

Existují čtyři různé podmínky úlohy, které se liší relativními frekvencemi mezi ručičkami (1:3 vs. 3:1) a relativní směrovostí otočných voličů (izosměrné [ISO] vs. neizosměrné [NON-ISO] ). Přesněji řečeno, ve stavu 1:3 musí pravý ukazováček otáčet číselníkem třikrát rychleji než levá ruka, zatímco ve stavu 3:1 je tento vzor obrácený. V režimu ISO musí oba ukazováčky otáčet kolečky buď doprava (ISO-R) nebo doleva (ISO-L). V režimu NON-ISO musí oba ukazováčky otáčet číselníky buď dovnitř (NON-ISO-IN) nebo ven (NON-ISO-OUT).

Pro seznámení se s úlohou je implementován cvičný blok 16 pokusů bez stimulace. Pro experiment (tj. plnění úkolu během stimulace), existují čtyři bloky po 36 pokusech, kde se každá podmínka úkolu opakuje devětkrát v každém bloku. Mezi bloky poskytujeme 1minutové přestávky. Patnáct minut po skončení čtvrtého bloku bude přidán retenční blok 36 pokusů bez stimulace. Pořadí čtyř podmínek úlohy v každém bloku bude náhodné.

Abychom minimalizovali efekt učení během tří relací, otočili jsme referenční rámec orientace čáry pokaždé o 90 stupňů.

Stimulace bude zajištěna dvěma bateriově poháněnými stejnosměrnými (DC) stimulátory PLUS (neuroConn a Eldith GmbH, Ilmenau, Německo). Každé zařízení je připojeno k montáži pryžového prstence uprostřed, vhodné pro fokální stimulaci. Každá montáž se skládá z malé kruhové středové elektrody (průměr 20 mm) a obklopující prstencové elektrody (vnitřní průměr 40 mm a vnější průměr 60 mm). Středové elektrody jsou umístěny podle systému 10-20 EEG: uprostřed mezi AF4 a F4, což odpovídá přechodu mezi BA9 a BA46 (tj. pravý dorzolaterální prefrontální kortex (DLPFC)); a P4, což odpovídá pravému zadnímu parietálnímu kortexu (PPC). Impedance se udržuje pod 10 kOhm pomocí vodivé pasty (Ten20, Weaver and Company, CO, USA).

In-fázová stimulace bude sestávat z 6Hz stimulace přes pravý DLPFC a pravý PPC, který je synchronizovaný (0° fázová prodleva mezi oběma místy), zatímco antifázová stimulace bude využívat desynchronizovanou 6Hz stimulaci (180° fázová prodleva mezi oběma místy). Pro zajištění konzistentního fázového zpoždění bude stimulace aplikována po dobu 1 minuty, poté se zastaví a znovu se spustí po 5 sekundách. Falešná stimulace bude využívat vibrace o frekvenci 6 Hz místo elektrického proudu, aby napodobila fyzický pocit pulzování.