TDCS:n optimointi parantaaksesi kahden tehtävän kävelyä ja tasapainoa (OptiStim)

Seisominen ja kävely suoritetaan lähes aina yhdessä muiden kognitiivisten tehtävien, kuten puhumisen, lukemisen tai päätösten tekemisen, kanssa. Kyky suorittaa tämän tärkeän tyyppinen "kaksoistehtävä" on kriittinen päivittäisissä toimissa ja riippuu henkilön kyvystä aktivoida tehokkaasti asianmukaiset aivoverkostot, jotka sisältävät vasemman dorsolateraalisen esiotsakuoren (dlPFC). Transkraniaalinen tasavirtastimulaatio (tDCS) on turvallinen, ei-invasiivinen tekniikka, joka voi selektiivisesti moduloida aivojen kiihtyneisyyttä (eli aktivoitumisen todennäköisyyttä) ohjaamalla matalan tason virtoja päänahalle asetettujen elektrodien välillä. Tutkijat ovat osoittaneet useilla tutkimuksilla, että yksi, 20 minuutin altistus vasempaan dlPFC:hen kohdistetulle tDCS:lle kahden suuren sienielektrodin kautta annettuna vähentää kahden tehtävän kustannuksia seisomaasennon hallinnan ja kävelyn mittareihin, kun se testataan välittömästi stimulaation jälkeen. Silti tutkijat ja muut ovat havainneet myös suhteellisen suurta vaihtelua yksilöiden välillä tämän "perinteisen" kaksisuuntaisen tDCS:n muodon vaikutuksissa. Tutkijat väittävät, että tämä tehokkuuden vaihtelu johtuu osittain suhteellisen hajanaisesta ja epäspesifisestä virran virtauksesta, kun käytetään suuria sienielektrodeja, yhdessä pään ja aivojen anatomian yksilöllisen vaihtelun kanssa, joka muuttaa merkittävästi virran virtausta ja syntyvää sähkökenttää kohdeaivoalueella. Tässä projektissa tutkijat soveltavat viimeaikaisia ​​edistysaskeleita tDCS-mallinnuksen ja -hallinnon alalla 1) mallintamaan perinteisen tDCS:n tuottamia sähkökenttiä vanhemmilla aikuisilla käyttämällä heidän yksilöllisiä rakenteellisia aivojen MRI-kuvia ja 2) kehittämään henkilökohtaista tDCS-tekniikkaa, joka toimitetaan kahdeksan pienen joukon kautta. geelielektrodit - käyttämällä optimointialgoritmeja määrittämään elektrodien sijoittelu ja virtaparametrit, joita tarvitaan halutun sähkökentän luomiseen kiinnostavalla aivoalueella.

Erityisenä tavoitteena on tutkia personoidun tDCS:n, perinteisen tDCS:n ja valestimulaation välittömiä jälkivaikutuksia kaksinkertaisessa seisomisessa ja kävelyssä vanhemmilla aikuisilla. Tutkimuspopulaatio koostuu iäkkäistä miehistä ja naisista, joilla ei ole ilmeistä sairautta tai sairautta, mutta heikon perustason kaksoistehtävän suoritus, joka määritellään kaksoistehtävän kustannuksiksi (eli laskuun) askelnopeuteen vähintään 20 %:lla, joka aiheutuu suorittamalla samanaikaisesti sarjavähennystehtävä, kun kävely.

Tutkijat olettavat, että kaikilla osallistujilla perinteisen tDCS:n vaikutus kaksoistehtävän seisomiseen ja kävelyn suorituskykyyn korreloi tietyn sähkökentän komponentin kanssa, joka syntyy vasemman dlPFC-kohteen yli. Tutkijat olettavat myös, että personoitu tDCS saa aikaan A) suuremmat vaikutukset kaksinkertaisessa seisomisessa ja kävelyssä verrattuna perinteiseen tDCS:ään ja valestimulaatioon, ja B) nämä vaikutukset ovat yhdenmukaisempia yksilöiden välillä verrattuna perinteiseen tDCS:ään. Tämä projekti tarjoaa tärkeitä näkemyksiä tDCS:n "annoksesta", jonka avulla tutkijat ja monet muut tutkijat voivat paremmin ymmärtää, hallita ja optimoida tämän noninvasiivisen aivojen stimulaation muodon yksittäisen pään ja aivojen anatomiaan. Sen odotetaan myös osoittavan, että personoitu tDCS perinteiseen lähestymistapaan verrattuna parantaa merkittävästi haavoittuvien iäkkäiden aikuisten kahden tehtävän seisomisen ja kävelyn havaittujen hyötyjen kokoa ja johdonmukaisuutta.