Optimering af tDCS for at forbedre Dual Task-gang og balance (OptiStim)

At stå og gå udføres næsten altid i samklang med andre kognitive opgaver såsom at tale, læse eller træffe beslutninger. Evnen til at udføre denne vigtige type "dual tasking" er afgørende for daglige aktiviteter og afhængig af ens evne til effektivt at aktivere passende hjernenetværk, der inkluderer den venstre dorsolaterale præfrontale cortex (dlPFC). Transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS) er en sikker, ikke-invasiv teknologi, der selektivt kan modulere hjernens excitabilitet (dvs. sandsynligheden for aktivering) ved at sende lavniveaustrømme mellem elektroder placeret på hovedbunden. Efterforskerne har gennem en række undersøgelser påvist, at en enkelt 20-minutters eksponering af tDCS målrettet mod venstre dlPFC-administreret via to store svampeelektroder reducerer omkostningerne til dobbelte opgaver til metrikker for stående postural kontrol og gang, når de testes umiddelbart efter stimulering. Alligevel har efterforskerne og andre også observeret relativt høj variabilitet mellem emner i virkningerne af denne 'traditionelle' bipolære form af tDCS. Forskerne hævder, at denne variabilitet i effektivitet til dels stammer fra relativt diffus og uspecifik strømstrøm ved brug af store svampeelektroder, i kombination med individuel variabilitet i hoved- og hjerneanatomi, der væsentligt ændrer strømstrømmen og det genererede elektriske felt i målhjerneregionen. I dette projekt vil efterforskerne anvende de seneste fremskridt inden for tDCS-modellering og administration til at 1) modellere de elektriske felter, der genereres af traditionel tDCS hos ældre voksne ved hjælp af deres individuelle strukturelle hjerne-MRI'er, og 2) udvikle personlig tDCS-leveret via en række af otte små gelelektroder ved at bruge optimeringsalgoritmer til at bestemme elektrodeplacering og aktuelle parametre, der er nødvendige for at generere det ønskede elektriske felt med hjerneområdet af interesse.

Det specifikke mål er at undersøge de umiddelbare eftervirkninger af personlig tDCS, traditionel tDCS og simuleret stimulering på dobbeltopgave stående og gå hos ældre voksne. Undersøgelsespopulationen vil være ældre mænd og kvinder uden åbenlys sygdom eller sygdom, men med dårlig baseline-udførelse af dobbeltopgaver defineret som en dobbeltopgaveomkostning (dvs. reduktion) til ganghastighed på mindst 20 % induceret ved samtidig udførelse af en seriel subtraktionsopgave, når gå.

Efterforskerne antager, at på tværs af deltagere vil effekten af ​​traditionel tDCS på dobbeltopgave stå og gå-ydeevne korrelere med en specifik komponent af det elektriske felt, der genereres over det venstre dlPFC-mål. Forskerne antager også, at personlig tDCS vil inducere A) større effekter på dobbeltopgave stående og gå ydeevne sammenlignet med traditionel tDCS og sham stimulering, og B) disse effekter vil være mere konsistente på tværs af individer sammenlignet med traditionel tDCS. Dette projekt vil give vigtig indsigt i tDCS "dosering", der vil gøre det muligt for efterforskerne og mange andre forskere bedre at forstå, kontrollere og optimere denne form for ikke-invasiv hjernestimulering til individuelle hoved- og hjerneanatomi. Det forventes også at demonstrere, at personlig tDCS sammenlignet med den traditionelle tilgang forbedrer størrelsen og konsistensen af ​​de observerede fordele ved dobbeltopgave at stå og gå hos sårbare ældre voksne.