¿TDCS convencional o de alta definición para mejorar el aprendizaje implícito de secuencias motoras en adultos jóvenes sanos?

DISEÑO DEL ESTUDIO

Los investigadores llevarán a cabo un estudio simple ciego, con control simulado y contrabalanceado. Para el aspecto específico de la secuencia de IMSL (resultado principal), se realizará un ANOVA factorial mixto de medidas repetidas con "dispositivo" (2 niveles: tDCS convencional, tDCS HD) como factor entre sujetos y "estimulación" (2 niveles: anódico, simulado), "bloques" (2 niveles: bloque aleatorio, media de bloques adyacentes) y "tiempo" (3 niveles: durante, después de 5 minutos, después de 1 semana) como factores dentro de los sujetos. De manera similar, para el aprendizaje general (resultado secundario), se ejecutará un ANOVA factorial mixto de medidas repetidas con "dispositivo" (2 niveles: tDCS convencional, tDCS HD) como factor entre sujetos y "estimulación" (2 niveles: anódico, simulado) , "bloques" (7 niveles: Bloques 1-6, Bloque 8) y "tiempo" (3 niveles: durante, post5min, post1semana) como factores intrasujetos. Los participantes se asignan aleatoriamente al grupo tDCS convencional o al grupo HD tDCS mediante aleatorización en bloques. Todos los participantes recibirán tDCS anódica (real) y simulada (placebo) en un orden aleatorio. El contrapeso lo realizará un investigador independiente utilizando Microsoft Excel®.

ESTRATEGIA DE CONTRATACIÓN

Se reclutarán adultos jóvenes sanos de la Vrije Universiteit Brussel. No hay restricciones ni prohibiciones para los sujetos.

MATERIALES

Para el tDCS convencional, se usará un estimulador de corriente continua de baja intensidad 1x1 (Soterix Medical Inc, Nueva York, EE. UU.) para generar y administrar tDCS a través de un par de electrodos de goma cuadrados idénticos (tamaño 35 cm2), colocados en solución salina rectangular empapada. esponjas Para la estimulación de M1, se colocarán electrodos sobre C3 o C4 según el sistema internacional de electroencefalograma 10-20, coincidiendo con el M1 contralateral a la mano ejecutante. El electrodo de referencia se colocará en F1 o F2, ipsolateral a la mano ejecutora.

La estimulación actual aumentará lentamente de 0 miliamperios (mA) a 2 mA en un minuto. Para la condición de tDCS anódica, esta intensidad se mantendrá durante la duración de la tarea SRT (aproximadamente 20 minutos), que está dentro de los estándares de seguridad basados ​​en evidencia para tDCS. Esto dará como resultado una densidad de corriente de 0,057 mA/cm2. Para la condición simulada de tDCS, sin que el sujeto lo sepa, la estimulación se reducirá gradualmente hacia 0 mA inmediatamente después del aumento de un minuto. Durante el último bloque de la tarea SRT, este aumento y disminución graduales de la estimulación actual se repetirá para optimizar el proceso de cegamiento de los participantes. Para controlar el cegamiento de los sujetos, después de la última sesión se les preguntará si eran conscientes de la condición de estimulación o no. Los efectos secundarios transitorios serán inventariados por el experimentador durante y dos semanas después del protocolo tDCS, y pueden incluir una ligera sensación de picazón debajo del electrodo, enrojecimiento de la piel debajo del electrodo, dolor de cabeza, náuseas, fatiga o insomnio.

Para el tDCS de alta definición, se usará un adaptador de estimulación multicanal 4x1 (Soterix Medical Inc, Nueva York, EE. UU.) para entregar HD tDCS sobre M1. Al conectar el dispositivo tDCS convencional (descrito anteriormente) a este adaptador de estimulación multicanal, la corriente continua se entrega a lo largo de la configuración 4x1 HD tDCS, lo que permite la neuromodulación restringida al área deseada. A diferencia de los electrodos de esponja relativamente grandes utilizados en los montajes de tDCS convencionales (Figura 1A), la estimulación a través de HD tDCS se administra por medio de un electrodo de gel central y cuatro electrodos de retorno colocados en cubiertas de plástico incrustadas en una tapa de EEG (Figura 1B ). La configuración del dispositivo se realizará de acuerdo con el extenso protocolo experimental proporcionado por Villamar y colegas (2013). Para la estimulación del M1 izquierdo, contralateral a la mano derecha, la estimulación anódica se administrará a través del electrodo central correspondiente a C3 y se mantendrá en su lugar mediante la tapa sintética especialmente diseñada para sujetar los electrodos HD-tDCS en la cabeza. Los electrodos de retorno se colocan en Cz, F3, T7 y P3 (sistema de electroencefalograma internacional 10-20), consulte la Figura 2. Para el M1 derecho, contralateral a la mano izquierda ejecutante, el electrodo central se colocará en C4 con los electrodos de retorno en Cz, F4, T8 y P4. La corriente directa estimulante (ánoda) aumentará durante 60 segundos a una intensidad de 2 mA y se mantendrá durante la duración de la tarea SRT (unos 20 minutos).

La tarea de tiempo de reacción en serie (tarea SRT) se utilizará para determinar el IMSL. La tarea SRT se realizará en una computadora portátil utilizando el software E-Prime® (Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, EE. UU.). Se les pedirá a los participantes que presionen las teclas de respuesta alineadas horizontalmente C, V, B, N de un teclado azerty estándar para un objetivo más a la izquierda, izquierda, derecha, más a la derecha, respectivamente. Las respuestas se darán con el dedo índice de la mano menos afectada en el caso de las personas con EP y con la mano dominante en el caso de los controles sanos. Si ambas manos están igualmente afectadas en las personas con EP, se utilizará también la mano dominante. Las teclas de respuesta C, V, B y N serán las únicas teclas visibles, todas las demás teclas estarán cubiertas.

PROCEDIMIENTO

El experimento tendrá lugar en un laboratorio de la Vrije Universiteit Brussel (VUB) o en una sala silenciosa en el domicilio del participante, bajo la supervisión del investigador.

Tras una sesión de cribado (T0), en la que se recogerán las características demográficas de referencia (género, edad, mano dominante). Los participantes serán asignados al grupo tDCS convencional o al grupo HD tDCS y serán vistos cuatro veces (T1-T4) en el transcurso de un mínimo de cinco a un máximo de once semanas. Las cuatro sesiones comenzarán con una tarea SRT de práctica de un bloque aleatorio de 25 ensayos, seguida de la tarea SRT experimental real de ocho bloques de 72 ensayos con un descanso de treinta segundos entre bloques consecutivos. En los Bloques 1 a 6 y el Bloque 8, el orden del objetivo (es decir, punto negro) las ubicaciones seguirán una secuencia repetitiva. Esto es desconocido para el participante. La razón es que los tiempos de reacción disminuirán con la repetición de la secuencia a lo largo de los Bloques 1-6 y 8, lo que denota un efecto de entrenamiento general (medida de resultado secundaria). Cuando la secuencia repetitiva cambia repentinamente a una secuencia aleatoria en el Bloque 7, el tiempo de reacción aumentará en el Bloque 7 y disminuirá una vez más en el Bloque 8 secuenciado regularmente, lo que denota un efecto de aprendizaje específico de la secuencia (medida de resultado principal). Para controlar los posibles efectos de arrastre, la tarea SRT seguirá una secuencia diferente en cada condición de estimulación (p. 132342134142 en T1-T2 y 243413241213 en T3-T4). Para asegurarse de que IMSL sea independiente de una secuencia específica, se equilibrarán entre los participantes seis secuencias diferentes, estructuralmente idénticas, de 12 elementos de largo.

La primera sesión de intervención (T1) se planificará al menos 1 semana después de la sesión de selección (T0) y consistirá en tDCS activa (anódica) o tDCS simulada (placebo) administrada durante la tarea SRT. Cinco minutos después de tDCS, se les pedirá a los sujetos que realicen una versión corta de tres bloques de la tarea SRT sin la aplicación de tDCS para investigar los posibles efectos de consolidación a corto plazo: Bloques 1 y 3 siguiendo la misma secuencia regular que antes; Bloque 2 siguiendo una secuencia aleatoria.

La segunda sesión (T2) se planificará una semana después. Durante esta sesión de una semana posterior a tDCS, se realizará la misma versión completa de la tarea SRT de una semana antes, esta vez sin la aplicación de tDCS, para determinar los posibles efectos de consolidación a largo plazo. Después de T2, se planificará un período de lavado de al menos tres semanas para controlar los efectos de arrastre entre las dos condiciones de estimulación (tDCS activa/simulada). Se realizará el cruce y se repetirá el mismo procedimiento con la condición de estimulación opuesta durante la tercera (T3) intervención y la cuarta (T4) sesión de seguimiento. La mitad de los participantes de cada grupo habrán recibido tDCS activo durante T1 y tDCS simulado durante T3, mientras que la otra mitad de los participantes habrán recibido estas condiciones en orden inverso y aleatorio.

La estimulación actual aumentará lentamente de 0 mA a 2 mA en un minuto. Para la condición de tDCS anódica, esta intensidad se mantendrá durante la duración de la tarea SRT (aproximadamente 20 minutos). Para la condición de tDCS simulada, sin que el sujeto lo sepa, la estimulación se reducirá gradualmente hacia 0 mA inmediatamente después del minuto. rampa arriba.

Se completará un cuestionario posterior a la tarea SRT después de la última sesión (T4) para determinar si los participantes se dieron cuenta de la naturaleza secuencial de la tarea. Si los participantes indican que creen que apareció una secuencia específica, deberán reproducir la secuencia de la última sesión lo más correcta posible.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Todos los análisis estadísticos se llevarán a cabo utilizando International Business Machines (IBM) Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) Statistics versión 26. El nivel de significación se fijará en α = 0,05. Una tendencia hacia la significación se definirá como 0,05 ≤ α < 0,10. Se harán las correcciones apropiadas para comparaciones múltiples cuando sea necesario. Se reportarán los tamaños del efecto f de Cohen, con valores de .10, .25 y .40 que representan tamaños de efecto pequeños, medianos y grandes, respectivamente.

En caso de efectos nulos, los investigadores concluirán que no hay evidencia de una diferencia entre las condiciones. Sin embargo, los investigadores también calcularán los factores de Bayes post-hoc para cada grupo (tDCS convencional, HD tDCS) para evaluar si la falta de diferencia en el aprendizaje de secuencias entre las condiciones de estimulación anódica y simulada podría interpretarse como evidencia de la ausencia de un efecto. de tDCS en el aprendizaje de secuencias.

Se realizarán análisis de correlación, corregidos por Bonferroni para comparaciones múltiples, para investigar si la cantidad de IMSL se correlaciona con variables demográficas (incluidos los subtipos clínicos de la enfermedad de Parkinson). Si se violan los supuestos para las pruebas paramétricas, se calculará el Rho de Spearman alternativo no paramétrico.

Los resultados de las tareas de SRT durante, 5 minutos después y una semana después de la tDCS simulada servirán como medidas de referencia para comparar con los resultados después de la tDCS anódica real.

Los análisis del rendimiento de la tarea SRT se basarán en el tiempo de reacción medio (RT) por bloque en lugar del RT medio para minimizar los posibles efectos atípicos. Se excluirán de los análisis los ensayos de práctica, la primera respuesta después de cada descanso, las respuestas erróneas y las respuestas que siguen a un error. Se analizarán los RT medios por bloque para determinar (1) un efecto de aprendizaje general (medida de resultado secundaria) y (2) un efecto de aprendizaje específico de la secuencia (medida de resultado principal).

Los efectos generales de aprendizaje durante y una semana después de la tDCS se derivarán de una disminución en la mediana de los RT en los siete bloques secuenciados regularmente (es decir, Bloques 1-6 y Bloque 8). Esto no será aplicable a la tarea SRT posterior a tDCS de 5 minutos, ya que es una versión corta con solo tres bloques. Se realizará un ANOVA de medidas repetidas de 2x2x2x7 con el dispositivo (tDCS convencional, tDCS HD) como factor entre sujetos y estimulación (activa, simulada), tiempo (durante, después de 1 semana) y bloque (Bloques 1-6, Bloque 8) como dentro -sujetos factores.

Los efectos de aprendizaje específicos de la secuencia durante, 5 minutos y 1 semana después de la tDCS se analizarán restando la media de los RT medianos de los bloques secuenciados adyacentes (Bloques 6 y 8 durante la estimulación y una semana después de la tDCS; Bloques 1 y 3 en 5 minutos después de la tDCS) del RT medio del bloque aleatorio (Bloque 7 durante la estimulación y 1 semana después de la tDCS; Bloque 2 a los 5 minutos después de la tDCS). Se realizará un ANOVA de medidas repetidas de 2x2x2x3 (o pruebas de rango con signo de Friedman y Wilcoxon como alternativas no paramétricas) con el dispositivo (tDCS convencional, tDCS HD) como factor entre sujetos y estimulación (activa, simulada), secuencia (bloque aleatorio, media de bloques secuenciados adyacentes) y el tiempo (durante, después de 5 minutos, después de 1 semana) como factores dentro del sujeto.

En caso de que se violen los supuestos de esfericidad, se informarán las correcciones de Greenhouse-Geisser o Huynh-Feldt. Se implementarán pruebas t corregidas por Bonferroni para analizar más a fondo los efectos principales y de interacción significativos.

Los porcentajes de error en la tarea SRT son generalmente pequeños y, por lo tanto, debido a un número limitado de observaciones, menos sensibles a IMSL. El porcentaje de reacciones erróneas por bloque se calculará para ambas condiciones de estimulación (anódica, simulada) y para las tres mediciones a lo largo del tiempo (simultáneas, después de 5 minutos, después de 1 semana). Se realizará la prueba de residuos de Shapiro-Wilk para evaluar la normalidad de la distribución.

La puntuación secuencial, como medida de resultado del conocimiento explícito, se tomará como covariable en los análisis. Se realizará una prueba t de muestras independientes (o una prueba U de Mann-Whitney alternativa no paramétrica) para determinar si las puntuaciones secuenciales (x/12) del grupo tDCS convencional son diferentes del grupo HD tDCS.