Bewertung der neurocomputational Mechanismen der Explore-Exploit-Entscheidungsfindung bei älteren Erwachsenen

Die Teilnehmer nehmen an fünf experimentellen Sitzungen teil. Dazu gehören neuropsychologische Tests, eine Batterie zur Entscheidungsfindung, funktionelle und strukturelle MRT und zwei Sitzungen mit transkranieller Magnetstimulation, die entweder auf eine Ziel- oder eine Kontrollregion angewendet werden. Die klinische Studienkomponente betrifft nur die letzten beiden Sitzungen, in denen die Probanden nach dem Zufallsprinzip verschiedenen Gruppen zugeteilt werden, um unterschiedliche TMS-Interventionen zu erhalten. Der Vollständigkeit halber werden im Folgenden alle Sitzungen beschrieben:

240 Teilnehmer (110 jünger, 130 älter, 50 % weiblich) werden aus der lokalen Bevölkerung von Tucson rekrutiert. Neuropsychologische Tests in der ersten Sitzung werden verwendet, um Teilnehmer auszuschließen, die Symptome einer leichten kognitiven Beeinträchtigung oder Alzheimer im Frühstadium aufweisen.

Batterie zur Entscheidungsfindung: Alle Teilnehmer führen die Horizon-Aufgabe (Wilson et al. 2014) durch, um das Erkundungs-Ausbeutungs-Verhalten zu messen, zusätzlich zu einer Batterie zur Entscheidungsfindung, um Risikobereitschaft, Ambiguität, zeitliche Diskontierung und Verhaltensvariabilität zu messen.

Neuroimaging: 92 jüngere und 92 ältere Erwachsene werden zurückkehren, um am MRT-Experiment teilzunehmen. Alle Teilnehmer werden während des Telefoninterviews und der Verhaltenssitzung auf Kontraindikationen für MRT und TMS untersucht und zu Beginn der MRT-Sitzung erneut untersucht. MRT-Experimente werden im 3T-Skyra-Scanner in der Neuroimaging-Einrichtung des Banner University Medical Center durchgeführt. Alle Neuroimaging-Experimente werden gemäß den Standardsicherheitsrichtlinien (Rossi et al. 2009) durchgeführt und die Teilnehmer werden gescreent und geben ihr Einverständnis nach Aufklärung, bevor das Verfahren durchgeführt wird.

Jede Scansitzung dauert etwa 90 Minuten und umfasst einen kurzen Localizer-Scan (etwa 1 Minute), einen T1-gewichteten Strukturscan (6 Minuten), Diffusions-Tensor-Bildgebung zur Beurteilung der strukturellen Konnektivität (DTI, 10 Minuten) und FLAIR zur Quantifizierung von Weiß Materiehyperintensitäten (2 Minuten), eine Feldkarte zur Korrektur von Magnetfeldinhomogenitäten, insbesondere im Frontalpol (2 Minuten), Ruhezustands-fMRT zur Messung der funktionellen Konnektivität (8 Minuten) und ereignisbasierte fMRT unter Verwendung der unten beschriebenen Aufgabe ( 50-60 Minuten). Alle funktionellen Scans werden mit optimierten Parametern aufgenommen, um Signalaussetzer im Frontalpol und anderen Frontalregionen zu verhindern (Deichmann et al. 2003).

Sitzungen 4 und 5 (TMS): Die TMS-Sitzungen entsprechen der Definition einer klinischen Studie, da die Probanden prospektiv verschiedenen Gruppen zugeordnet werden, die unterschiedliche Interventionen in unterschiedlicher Reihenfolge erhalten. Die Teilnehmer in jeder Altersgruppe werden pseudozufällig Gruppen zugeordnet, je nachdem, ob die Zielregion für TMS der Frontalpol von IFG ist. Somit wird es vier verschiedene Gruppen von Probanden geben: Älterer Frontalpol, Jüngerer Frontalpol, Älteres IFG, Jüngeres IFG, mit 42 Teilnehmern (21 Männer, 21 Frauen) in jeder Gruppe. Jeder Teilnehmer nimmt an zwei TMS-Sitzungen teil, einer Ziel- und einer Kontrollsitzung. Die Reihenfolge der Sitzungen wird fächerübergreifend ausgeglichen.

TMS-Sitzungen finden in der neuen TMS-Einrichtung des Banner University Medical Center statt. Alle TMS werden in Übereinstimmung mit etablierten Sicherheitsrichtlinien (Rossi et al., 2009) unter der Aufsicht von co-I Chou, dem Direktor der TMS-Einrichtung und mit umfassender Erfahrung mit TMS bei jungen, alten und kognitiv beeinträchtigten Probanden, geliefert. Bei richtiger Befolgung stellen diese Richtlinien sicher, dass TMS ein sehr sicheres Verfahren ist, bei dem in etwa 20 Jahren Forschung nur eine Handvoll unerwünschter Ereignisse aufgetreten sind.

Nach Abschluss der Einwilligungs- und Screeningverfahren beginnt jede TMS-Sitzung mit der Messung der Aktionsmotorschwelle (AMT). Die AMT ist definiert als die minimale Stimulusintensität, die während der isometrischen Kontraktion des getesteten Muskels ein liminales motorisch evoziertes Potential (etwa 200 μV in 50 % von 10 Versuchen) erzeugt. Nachdem die AMT gemessen wurde, erhalten die Teilnehmer cTBS (50 Hz-Stimulation bei 80 % AMT für 40 Sekunden; Huang et al. 2005). Die Stimulation wird entweder auf den Zielbereich (Frontpol oder IFG) oder den Kontrollbereich (Scheitel) angewendet, wobei die Reihenfolge der Sitzungen zwischen den Teilnehmern ausgeglichen ist. Die richtige Ausrichtung auf jede Region wird mithilfe eines rahmenlosen Neuronavigationssystems (Localite TMS Navigator) mit einer Polaris Spectra-Infrarotkamera (Northern Digital, Waterloo, Ontario, Kanada) erreicht. Dieses System ermöglicht es, die Stimulation auf bestimmte Koordinaten im Raum des Montreal Neurological Institute (MNI) zu zentrieren. Die Koordinaten [x,y,z] = [35,50,15] werden für den Frontalpol verwendet (basierend auf früheren fMRI-Arbeiten und unserer ursprünglichen TMS-Studie, Daw et al., 2006; Zajkowski et al. 2017) und [x, y,z] = [56,16,22] für rechtes IFG basierend auf dem Ort unserer Aktivierungen in der jungen Pilotgruppe. Die Scheitelkontrollstelle ist als die Cz-Position eines 10-20-EEG-Systems definiert. Nach dem Empfang von TMS starren die Teilnehmer 1 Minute lang auf eine weiße Wand, bevor sie 45 Minuten lang die Horizontaufgabe ausführen.