Personlig hukommelsesforbedring ved aldring med lukket sløjfe tACS

Kognitiv forringelse, især i hukommelse og eksekutiv kontrol, udgør en stigende folkesundhedsudfordring, efterhånden som befolkningen ældes, og bidrager til tab af selvstændighed, reduceret livskvalitet og øgede sundhedsomkostninger forbundet med Alzheimers sygdom og relaterede demenssygdomme (ADRD). På trods af årtiers forskning er der få effektive, ikke-farmakologiske interventioner, der kan bremse eller vende disse kognitive tab. Transkraniell vekselstrømsstimulering (tACS) er for nylig opstået som en lovende, sikker og ikke-invasiv teknik til modulering af neurale rytmer, der understøtter hukommelse. Eksisterende tilgange er dog stadig begrænset af én-størrelse-passer-alle-stimuleringsskemaer, der ikke tager hensyn til individuelle hjernes forbindelsesmønstre eller dynamiske udsving i kognitiv tilstand.

Dette projekt sigter mod at fremme præcisions neuromodulering for kognitiv aldring ved at optimere og tilpasse højopløsnings-tACS-protokoller for at forbedre hukommelsen hos ældre voksne. Baseret på stærke pilotdata, der demonstrerer muligheden for personlig og adaptiv stimulering, vil vi bruge multimodal billeddannelse (EEG og fMRI) til at spore ændringer i frontotemporal synkronisering, specifikt theta-gamma fase-amplitud kobling og theta fase synkronisering, der er kendt for at understøtte hukommelsesdannelse og -hentning.

Formål 1 vil fastslå, hvordan stimuleringsmønster (mønstret vs. kontinuerlige bølgeformer) og tidsplan (en, tre eller fem på hinanden følgende dage) former holdbarheden af hukommelsesforbedring. Ved at sammenligne seks systematisk varierede doseringsprotokoller vil vi bestemme det optimale mønster og gentagelsesskema, der maksimerer og opretholder forbedringer i arbejdshukommelseskapacitet, interferenskontrol og langtidshukommelsesgenkendelse over en måned.

Formål 2 vil udvikle og teste et forbindelsesvejledt lukket-loop tACS-system, der kontinuerligt overvåger neural synkronisering i det frontotemporale netværk og justerer stimuleringsparametre i realtid. Dette adaptive rammeværk er designet til at tilpasse stimuleringen til hver deltagers udviklende hjernetilstand, hvilket muliggør mere effektiv og individuel kognitiv forbedring end statiske tilgange.

Ved at integrere adfærdsmæssige, elektrofysiologiske og neurobilleddannelsesmålinger med adaptive kontrolalgoritmer vil denne forskning identificere pålidelige biomarkører for responsivitet, belyse årsagssammenhænge, der forbinder neural synkronisering med hukommelse, og frembringe en ny klasse af personlige, forbindelsesvejledte interventioner for kognitiv forringelse. Resultaterne vil lægge grundlag for skalerbare, ikke-invasive og mekanisme-drevne behandlinger for ADRD og aldersrelateret hukommelsestab, hvilket fremmer NIHs bredere mission om at fremme sund kognitiv aldring.