Actividad cerebral compensatoria en adultos mayores. (BrainAct)

La actividad cerebral compensatoria en adultos mayores es un área de investigación importante relacionada con el envejecimiento cognitivo y las posibilidades de mejora cognitiva en la edad adulta tardía. Estas cuestiones se abordan de manera más integral mediante el modelo STAC: Teoría de andamiaje del envejecimiento y la cognición. El presente estudio se ocupará de investigaciones empíricas sobre algunos de sus supuestos teóricos. El carácter innovador de las soluciones de investigación incluidas en el presente proyecto se basa, por un lado, en nuevos enfoques para la verificación de los supuestos STAC y, por otro lado, en la verificación de los supuestos que no han sido sometidos a análisis sistemáticos. investigaciones hasta el momento. Esta agenda de investigación ha sido motivada por lagunas en el conocimiento existente sobre algunos de los fenómenos descritos en el modelo STAC. Llenar estas lagunas será la contribución del proyecto al desarrollo de la investigación sobre el envejecimiento cognitivo.

En este contexto, los objetivos del estudio son los siguientes:

1. La verificación de los supuestos del modelo STAC sobre los procesos cognitivos desencadenados durante la actividad cerebral compensatoria en adultos mayores basándose en análisis de tiempo-frecuencia de EEG.
2. Hasta el momento no se ha investigado la verificación del supuesto del modelo STAC sobre la posible influencia del entrenamiento cognitivo en la aparición y desaparición de la actividad cerebral compensatoria en adultos mayores.

Problemas de investigación que justifican los objetivos:

Re. 1. La interpretación cognitiva de la actividad cerebral compensatoria en adultos mayores, tanto en el modelo STAC como a la luz de los resultados de las investigaciones recopiladas hasta ahora, se basa en premisas incompletas. El compromiso cerebral compensatorio es la sobreactivación observada en ciertas regiones del cerebro en adultos mayores y que está relacionada con un mejor desempeño en tareas cognitivas. Un mejor desempeño en tareas cognitivas se considera aquí como evidencia de una compensación continua. La actividad cerebral compensatoria en adultos mayores ha sido confirmada por numerosos estudios que utilizan fMRI y PET, que son los dos métodos de neuroimagen más dominantes en esta área. Los modelos de actividad cerebral compensatoria en adultos mayores, como el modelo STAC, se basan en estos datos de neuroimagen. A estas observaciones sólo se les imponen interpretaciones teóricas en términos de procesos cognitivos. Así, la verificación de los mecanismos compensatorios descritos en estos modelos es limitada ya que el desarrollo y la verificación del modelo se basan en la misma metodología. Estudios posteriores que encontraron una relación positiva entre la sobreactivación de regiones específicas del cerebro y un mejor rendimiento en tareas cognitivas confirmaron la relación empírica que condujo al desarrollo del modelo teórico. Sin embargo, la confirmación de la relación por sí sola no es suficiente para verificar la interpretación teórica contenida en el modelo. Los propios autores del modelo STAC señalaron la necesidad de profundizar la comprensión de los procesos cognitivos implicados en la compensación.

El uso de métodos EEG en el proyecto (oscilaciones relacionadas con eventos, ERO), en lugar de imágenes por resonancia magnética funcional o PET, contribuirá a este objetivo. La razón es que el enfoque basado en EEG requiere hipótesis basadas no sólo en la localización de la actividad cerebral compensatoria sino también en los procesos cognitivos teóricamente vinculados a la actividad de interés. Dado que los resultados de la fMRI y la PET no pueden expresarse directamente en términos de EEG, se ha empleado el siguiente razonamiento para predecir los resultados: sobreactivación cerebral compensatoria observada en la fMRI y la PET → interpretación cognitiva de la sobreactivación → determinación de los indicadores del EEG (sincronización relacionada con el evento, ERS y desincronización relacionada con eventos, ERD) de los procesos cognitivos especificados con base en la interpretación → la verificación de la existencia de los indicadores en la señal EEG registrada en adultos mayores cuando su rendimiento cognitivo no difiere del rendimiento observado en adultos jóvenes (y su falta cuando los adultos mayores se desempeñan peor que los sujetos jóvenes). En otras palabras, el objetivo es identificar los marcadores neuronales de los procesos que ha propuesto el modelo STAC para dar cuenta de la actividad cerebral compensatoria basada en la activación de determinadas estructuras cerebrales registradas con la fMRI y la PET pero con el uso de otro. técnica que se basa en indicadores alternativos del compromiso de los procesos cognitivos. Así, gracias al uso de mediciones EEG en el estudio, será posible verificar el papel compensador de los procesos cognitivos y no solo confirmar la localización de la sobreactivación, lo que ha sido una limitación importante de los estudios realizados hasta ahora.

Re. 2. Se desconoce si es posible influir en la actividad cerebral compensatoria en adultos mayores mediante el entrenamiento cognitivo, como se supone en el modelo STAC. El modelo STAC supone que la actividad cerebral compensatoria puede estimularse mediante diversos tipos de intervenciones, incluido el entrenamiento cognitivo. Los autores del modelo propusieron que dicho entrenamiento en el caso de una subactivación o un deterioro de una red neuronal involucrada en la tarea cognitiva debería establecer nuevos andamios, mientras que cuando el desempeño de las tareas ya depende de la sobreactivación compensatoria de ciertas áreas del cerebro. , el entrenamiento debería disminuir la activación en estas regiones secundarias "andamios" y mejorar la eficiencia en las redes primarias - una especie de restauración de la actividad cerebral característica de los individuos más jóvenes.

Las suposiciones sobre los objetivos de la formación indicadas por los autores del modelo STAC no han sido verificadas empíricamente hasta el momento. Los resultados de la investigación sobre los cambios en la actividad neuronal inducidos por el entrenamiento solo se han interpretado post facto en el contexto del modelo STAC o modelos más estrechos de actividad cerebral compensatoria en adultos mayores: CRUNCH - Hipótesis de la utilización de circuitos neuronales relacionada con la compensación, PASA - Posterior- Cambio anterior en el envejecimiento o HAROLD - Reducción de la asimetría hemisférica en adultos mayores.

Hasta donde sabemos, hasta ahora solo dos publicaciones han informado sobre estudios que fueron diseñados directamente para verificar los supuestos de uno de los modelos de actividad cerebral compensatoria en adultos mayores: CRUNCH. El estudio, sin embargo, se llevó a cabo utilizando imágenes de resonancia magnética funcional, no EEG, y sin incluir a adultos jóvenes, que constituyen un grupo de referencia fundamental para evaluar la especificidad de la actividad cerebral característica de la vejez.

Aunque algunos estudios sobre la eficiencia del entrenamiento cognitivo se han interesado en los neurocorrelacionados del entrenamiento, en la mayoría de ellos la muestra estuvo compuesta únicamente por individuos jóvenes, e incluso si se incluyeron sujetos de mayor edad, la agenda de investigación no abordó hipótesis sobre el andamiaje compensatorio en vejez, o debían interpretar en tal contexto sólo parcialmente.

En el presente estudio, los supuestos del modelo STAC con respecto a los efectos del entrenamiento cognitivo sobre el andamiaje compensatorio en adultos mayores se verificarán experimentalmente con el uso del entrenamiento de la memoria de trabajo (WM). La tarea empleada en la formación se basará en el paradigma n-back, que es el tipo de formación más común empleado en la investigación contemporánea. Aunque el efecto de transferencia del entrenamiento n-back es cuestionable, existe abundante evidencia de su eficacia para mejorar el rendimiento en la tarea entrenada.

El proyecto se llevó a cabo en dos fases: preliminar y experimental. La fase preliminar tiene tres objetivos principales: (1) Determinación empírica de tres niveles de dificultad de la tarea n-back para su uso posterior durante los registros de EEG: el nivel más bajo de dificultad debería ser fácil para los adultos mayores (sin diferencias en precisión en comparación con adultos jóvenes) y otros dos niveles deberían ser cada vez (significativamente) más difíciles; (2) Selección de la tarea para el grupo de control activo. Esta tarea no debería implicar memoria de trabajo, pero debería parecer mejorar el mismo aspecto del funcionamiento cognitivo que la tarea n-back, lo que será verificado tanto por expertos como por personas mayores y jóvenes que no pertenecen a la muestra del estudio; (3) Reclutamiento de voluntarios para la muestra de estudio y asignación de los participantes seleccionados a los grupos experimental y de control asegurando la equivalencia de estos grupos en términos de rendimiento cognitivo (según la evaluación cognitiva en la fase preliminar). Además, la fase preliminar se dedica también a la programación de las tareas informáticas que se utilizarán en el estudio. Se desarrollarán tareas informatizadas de evaluación y entrenamiento cognitivo en el entorno de programación PsychoPy con el uso del lenguaje de programación Python.

La muestra estuvo compuesta por 3 grupos de adultos mayores: experimental (n = 25), control pasivo (n = 22), control activo (n = 7) y adultos jóvenes: experimental (n = 25), control pasivo (n = 25). y control activo (n = 12). Se realizaron mediciones previas y posteriores a la prueba en todos los grupos.

En la prueba previa y posterior, los participantes de todos los grupos realizaron una tarea n-back computarizada en tres niveles de dificultad (determinados de antemano en la fase preliminar) con registro simultáneo de la señal EEG. Además, en todos los grupos se realizó una evaluación cognitiva que versará sobre: ​​memoria de trabajo y capacidad de memoria a corto plazo, enfoque atencional y velocidad psicomotora, resistencia a interferencias y capacidad de inhibición. Solo se realizará la tarea n-back con registro EEG.

El factor experimental fue la intervención que utilizó el entrenamiento n-back, es decir, participantes mayores y más jóvenes asignados a los grupos experimentales participaron en un entrenamiento de memoria de trabajo basado en procesos computarizados con el uso de la tarea n-back. La intervención de entrenamiento duró 4 semanas y consistió en 12 sesiones de entrenamiento, de unos 45 minutos cada una. Las tareas n-back utilizadas con fines de capacitación fueron análogas a las utilizadas en la medición previa y posterior a la prueba (la misma interfaz, instrucciones y acciones necesarias para completar la tarea). La diferencia fue el nivel de dificultad porque, en el caso del entrenamiento, no fue planificado sino planteado de forma adaptativa, de acuerdo con el progreso actual del participante en particular. Los otros dos grupos (de adultos mayores y jóvenes) serán grupos de control activo. En estos grupos, la intervención de entrenamiento cognitivo con el uso de tareas n-back fue reemplazada por un entrenamiento no adaptativo multidominio. El programa de entrenamiento en los grupos de control activo será el mismo que en los grupos experimentales. También hubo dos grupos de control pasivo (de adultos mayores y jóvenes), con los que durante el período de entrenamiento no fueron contactados por los investigadores, y no se administraron intervenciones cognitivas.