Personalisierte Gedächtnisverbesserung beim Altern mit geschlossener tACS

Kognitiver Abbau, insbesondere bei Gedächtnis und exekutiver Kontrolle, stellt mit der alternden Bevölkerung eine zunehmende Herausforderung für die öffentliche Gesundheit dar und trägt zum Verlust der Unabhängigkeit, zur verminderten Lebensqualität und zu steigenden Gesundheitskosten im Zusammenhang mit Alzheimer-Krankheit und verwandten Demenzen (ADRD) bei. Trotz jahrzehntelanger Forschung gibt es nur wenige wirksame, nicht-pharmakologische Interventionen, die diesen kognitiven Verlust verlangsamen oder umkehren können. Transkranielle Wechselstromstimulation (tACS) ist kürzlich als vielversprechende, sichere und nicht-invasive Technik zur Modulation neuronaler Rhythmen, die das Gedächtnis unterstützen, aufgetaucht. Allerdings bleiben bestehende Ansätze durch Einheits-Stimulationspläne begrenzt, die individuelle Hirnkonnektivitätsmuster oder dynamische Schwankungen im kognitiven Zustand nicht berücksichtigen.

Dieses Projekt zielt darauf ab, die Präzisionsneuromodulation für das kognitive Altern voranzutreiben, indem hochauflösende tACS-Protokolle optimiert und personalisiert werden, um das Gedächtnis bei älteren Erwachsenen zu verbessern. Aufbauend auf soliden Pilotdaten, die die Machbarkeit personalisierter und adaptiver Stimulation demonstrieren, werden wir multimodale Bildgebung (EEG und fMRT) verwenden, um Veränderungen in der frontotemporalen Synchronizität zu verfolgen, insbesondere Theta-Gamma-Phasen-Amplituden-Kopplung und Theta-Phasensynchronisation, von denen bekannt ist, dass sie die Gedächtnisbildung und -abrufung unterstützen.

Ziel 1 wird ermitteln, wie Stimulationsmuster (gemusterte vs. kontinuierliche Wellenformen) und Zeitplan (ein, drei oder fünf aufeinanderfolgende Tage) die Dauerhaftigkeit der Gedächtnisverbesserung beeinflussen. Durch den Vergleich von sechs systematisch variierten Dosierungsprotokollen werden wir das optimale Muster und Wiederholungsschema bestimmen, das Verbesserungen der Arbeitsgedächtniskapazität, der Interferenzkontrolle und der Langzeitgedächtniserkennung über einen Monat maximiert und aufrechterhält.

Ziel 2 wird ein konnektivitätsgeführtes geschlossenes tACS-System entwickeln und testen, das kontinuierlich die neuronale Synchronisation im frontotemporalen Netzwerk überwacht und die Stimulationsparameter in Echtzeit anpasst. Dieser adaptive Rahmen ist darauf ausgelegt, die Stimulation auf den sich entwickelnden Hirnzustand jedes Teilnehmers zuzuschneiden, was eine effizientere und individuellere kognitive Verbesserung ermöglicht als statische Ansätze.

Durch die Integration von Verhaltens-, elektrophysiologischen und neuroimaging-Maßen mit adaptiven Steueralgorithmen wird diese Forschung zuverlässige Biomarker der Ansprechbarkeit identifizieren, kausale Mechanismen aufklären, die neuronale Synchronizität mit Gedächtnis verbinden, und eine neue Klasse personalisierter, konnektivitätsgeführter Interventionen für kognitiven Abbau hervorbringen. Die Ergebnisse werden eine Grundlage für skalierbare, nicht-invasive und mechanismusgetriebene Behandlungen für ADRD und altersbedingten Gedächtnisverlust legen und damit die breitere NIH-Mission der Förderung eines gesunden kognitiven Alterns vorantreiben.