Årsag-virkning forhold mellem hjernenetværk og bimanuel koordination hos ældre voksne

Et enkelt-blindt, pseudo-randomiseret, sham-kontrolleret design inden for emnet vil blive brugt. Undersøgelsen består af tre eksperimentelle sessioner. I hver session blev en ud af tre stimuleringsbetingelser anvendt: (1) i-fase stimulering; (2) anti-fase stimulering; (3) falsk stimulering. Rækkefølgen af ​​de tre stimuleringsbetingelser over sessioner vil blive pseudo-randomiseret på tværs af deltagere. Inden for hver session påføres stimulering under udførelsen af ​​to opgaver: en 2-back opgave til vurdering af ren rumlig arbejdshukommelse (sWM) og en kompleks bimanuel sporingsopgave (BTT) til vurdering af bimanuel færdighedstilegnelse. For at minimere indlærings- og overførselseffekter over sessioner bruges en udvaskningsperiode på 6 uger mellem sessionerne og tre forskellige varianter af BTT-opgaven (en for hver session). Rækkefølgen af ​​disse varianter blev også pseudo-randomiseret på tværs af deltagere.

Til vurdering af sWM udfører deltagerne en tilpasset version af den 2-backs visuospatiale match-to-sample test, der blev brugt i Alekseichuk et al., 2016. Deltagerne sidder på en stol med højre hånd hvilende på en svarboks. En computerskærm er placeret foran deltageren. På skærmen tegnes et blåt 3x3-gitter på en sort baggrund. Hvert forsøg består af tre hændelser: en stimulus, en sonde og en responsperiode. Under stimulus vises to eller tre hvide prikker et sted i gitteret i 2150ms. Efter et tidsinterval på 50 ms, efterfølges dette af fremkomsten af ​​sonden, bestående af en lille blå prik, der varer i 300 ms. I løbet af responsperioden (2000 ms varighed) bliver deltageren anmodet om enten at trykke på eller ikke at trykke på svarknappen, hvilket angiver, om placeringen af ​​sonden matcher placeringen af ​​stimulus i det foregående forsøg eller ej (dvs. 2-back tilstand) ).

Deltagerne instrueres først af hensyn til familiarisering, hvad målet med opgaven er. Dernæst øvede de en række på ti eller tyve forsøg uden stimulering.

For eksperimentet (dvs. opgaveudførelse under stimulering) er et komplet sæt af forsøg organiseret i fem blokke, bestående af 30 forsøg (dvs. 150 forsøg pr. sæt). De fem blokke er adskilt af 1 minuts pauser. Fordelingen af ​​stimulusbetingelser med 2 prikker eller 3 prikker i 150 forsøgssættet var 50 %-50 %, præsenteret i tilfældig rækkefølge. Fyrre % af forsøgene er matchede forsøg (dvs. 58 forsøg) og 60 % er ikke-matchede forsøg (dvs. 87 forsøg).

Til denne undersøgelse bruger vi tre faste sæt forsøg, det vil sige et for hver session. Rækkefølgen af ​​disse sæt over sessioner vil blive pseudo-randomiseret på tværs af deltagere.

Til vurdering af indledende bimanuel læring bruger vi en kompleks visuomotor bimanuel sporingsopgave (BTT). Deltagerne sidder foran en computerskærm med armene proneret på bordet. Hver pegefinger er placeret i en controller. Controllerne er to drejelige skiver med små riller til fingerplacering. Ved bimanuel drejning af de to skiver kan deltageren flytte positionen af ​​en rød markør på displayet. Venstre og højre drejehjulsrotationer inducerede markørens bevægelse langs ordinaten og abscissen.

Målet med BTT er at manipulere markørens position for at følge en bevægelig målprik på en lige skrå linje, præsenteret på displayet, så nøjagtigt som muligt. Hver BTT-forsøg starter med udseendet af mållinjen. Ved begyndelsen af ​​denne linje, i midten af ​​displayet, vises en rød målprik i 2 sekunder (dvs. forberedelsesperiode). Derefter angiver et auditivt GO-signal starten af ​​bevægelsesperioden: Målprikken begynder at bevæge sig med konstant hastighed langs linjen mod den perifere ende af linjen, som deltageren skal følge ved at dreje skiverne samtidigt. Varigheden af ​​målprikkens bevægelse fra centrum til periferi (dvs. bevægelsesperiode) er 5 sekunder. Mellem forsøgene implementeres et tidsinterval på 3 sekunder.

Der er fire forskellige opgavebetingelser, der adskiller sig i relative mellemhåndsfrekvenser (1:3 vs. 3:1) og relativ retning af de roterende urskiver (iso-retningsbestemt [ISO] vs. ikke-iso-retningsbestemt [NON-ISO] ). Mere specifikt, i 1:3-tilstanden skal højre pegefinger dreje skiven tre gange hurtigere end venstre hånd, mens i 3:1-tilstanden er dette mønster omvendt. For ISO-tilstanden skal begge pegefingre dreje drejeknapperne enten til højre (ISO-R) eller venstre (ISO-L). For NON-ISO-tilstanden skal begge pegefingre dreje drejeknapperne enten indad (NON-ISO-IN) eller udad (NON-ISO-OUT).

For at blive fortrolig med opgaven implementeres en øvelsesblok på 16 forsøg uden stimulering. For eksperimentet (dvs. opgaveudførelse under stimulering), er der fire blokke med 36 forsøg, hvor hver opgavebetingelse gentages ni gange i hver blok. Vi giver 1 minuts pauser mellem blokkene. Femten minutter efter afslutningen af ​​den fjerde blok vil der blive tilføjet en retentionsblok på 36 forsøg uden stimulering. Rækkefølgen af ​​de fire opgavebetingelser inden for hver blok vil blive randomiseret.

For at minimere læringseffekterne i løbet af de tre sessioner roterede vi referencerammen for linjeorientering hver gang med 90 grader.

Stimulering vil blive leveret af to batteridrevne Direct Current (DC) stimulator PLUS-enheder (neuroConn og Eldith GmbH, Ilmenau, Tyskland). Hver enhed er forbundet til en center-surround gummiring montage, velegnet til fokal stimulering. Hver montage består af en lille cirkulær centerelektrode (diameter på 20 mm) og en omgivende ringelektrode (indvendig diameter på 40 mm og udvendig diameter på 60 mm). Midterelektroderne er placeret i overensstemmelse med 10-20 EEG-systemet: i midten mellem AF4 og F4, hvilket svarer til krydset mellem BA9 og BA46 (dvs. højre dorsolateral præfrontal cortex (DLPFC)); og P4, som svarer til højre posterior parietal cortex (PPC). Impedansen holdes under 10 kOhm ved hjælp af en ledende pasta (Ten20, Weaver and Company, CO, USA).

In-fase stimulation vil bestå af 6Hz stimulation over den højre DLPFC og den højre PPC, der er synkroniseret (0 grader faselag mellem begge steder), mens anti-fase stimulering vil bruge desynkroniseret 6Hz stimulation (180 grader fase lag mellem begge steder). For at sikre en ensartet faseforsinkelse vil stimulering blive anvendt i 1 minut, derefter stoppet og genstartet efter 5 sekunder. Sham-stimuleringen vil gøre brug af vibrationer ved 6Hz i stedet for elektrisk strøm for at efterligne den fysiske dunkende fornemmelse.