Aivoverkostojen ja bimanuaalisen koordinaation syy-seuraussuhteet vanhemmilla aikuisilla

Käytetään yksisokkoa, näennäissatunnaistettua, valeohjattua subjektin sisäistä suunnittelua. Tutkimus koostuu kolmesta kokeellisesta istunnosta. Kussakin istunnossa käytettiin yhtä kolmesta stimulaatioolosuhteista: (1) samanvaiheinen stimulaatio; (2) antifaasistimulaatio; (3) valestimulaatio. Kolmen stimulaatiotilan järjestys istuntojen aikana on näennäissatunnainen osallistujien kesken. Jokaisessa istunnossa stimulaatiota sovelletaan kahden tehtävän suorittamisen aikana: 2-back-tehtävä puhtaan spatiaalisen työmuistin (sWM) arvioimiseksi ja monimutkainen bimanuaalinen seurantatehtävä (BTT) bimanuaalisen taitojen hankkimisen arvioimiseksi. Oppimis- ja siirtymävaikutusten minimoimiseksi istuntojen aikana käytetään 6 viikon pesujaksoa istuntojen välillä ja kolmea erilaista BTT-tehtävän varianttia (yksi kutakin istuntoa kohti). Näiden muunnelmien järjestys oli myös pseudosatunnaistettu osallistujien kesken.

sWM:n arvioimiseksi osallistujat suorittavat sovitetun version 2-back visuospatial match-to-sample -testistä, jota käytettiin julkaisussa Alekseichuk et al., 2016. Osallistujat istuvat tuolilla ja heidän oikea kätensä lepää vastauslaatikon päällä. Osallistujan eteen asetetaan tietokoneen näyttö. Näytölle on piirretty sininen 3x3 ruudukko mustalle taustalle. Jokainen koe koostuu kolmesta tapahtumasta: ärsyke, koetin ja vastejakso. Ärsykkeen aikana jossain ruudukossa näkyy kaksi tai kolme valkoista pistettä 2150 ms:n ajan. 50 ms:n aikavälin jälkeen tätä seuraa 300 ms:n ajan yhdestä pienestä sinisestä pisteestä koostuvan anturin ilmestyminen. Vastausjakson aikana (kesto 2000 ms) osallistujaa pyydetään joko painamaan tai olemaan painamatta vastauspainiketta, mikä osoittaa, vastaako anturin sijainti ärsykkeen sijaintia edellisessä kokeessa vai ei (eli 2-back-tila). ).

Tutustumistarkoituksessa osallistujille opastetaan ensin mikä tehtävän tavoite on. Seuraavaksi he harjoittelivat kymmenen tai kahdenkymmenen kokeen sarjaa ilman stimulaatiota.

Kokeeseen (eli tehtävän suorittamiseen stimulaation aikana) täydellinen testisarja on järjestetty viiteen lohkoon, jotka koostuvat 30 kokeesta (eli 150 koetta sarjaa kohti). Viisi korttelia erottaa 1 minuutin tauot. 2-pisteen tai 3-pisteen ärsykeolosuhteiden jakauma 150 koesarjassa oli 50-50 %, satunnaisessa järjestyksessä. 40 % kokeista on vastaavia kokeita (ts. 58 koetta) ja 60 % ei-vastaavia kokeita (ts. 87 koetta).

Tässä tutkimuksessa käytämme kolmea kiinteää testisarjaa, eli yhtä jokaista istuntoa kohden. Näiden sarjojen järjestys istuntojen aikana jaetaan pseudosatunnaisiksi osallistujien kesken.

Alkuvaiheen bimanuaalisen oppimisen arvioimiseen käytämme monimutkaista visuomotorista bimanuaalista seurantatehtävää (BTT). Osallistujat istuvat tietokoneen näytön edessä kädet pöydällä. Jokainen etusormi asetetaan ohjaimeen. Säätimet ovat kaksi pyöritettävää valitsinta, joissa on pieniä uria sormien sijoittamista varten. Kiertämällä kahta valitsinta kaksin käsin osallistuja voi siirtää punaisen kohdistimen paikkaa näytöllä. Vasemman ja oikean valitsimen pyörittäminen aiheutti kohdistimen liikkeen ordinaatta ja abskissaa pitkin.

BTT:n tavoitteena on manipuloida kursoreiden sijaintia, jotta liikkuvaa kohdepistettä voidaan seurata suoralla kaltevalla linjalla, joka esitetään näytöllä mahdollisimman tarkasti. Jokainen BTT-koe alkaa kohdelinjan ilmestymisellä. Tämän rivin alussa, näytön keskellä, näkyy punainen kohdepiste 2 sekunnin ajan (ts. valmisteluaika). Sitten äänimerkki GO-signaalista osoittaa liikejakson alkamisen: kohdepiste alkaa liikkua tasaisella nopeudella viivaa pitkin kohti linjan reunapäätä, jota osallistujan on seurattava pyörittämällä valitsimia samanaikaisesti. Kohdepisteen liikkeen kesto keskeltä reunaan (ts. liikejakso) on 5 sekuntia. Kokeilujen välillä toteutetaan 3 sekunnin aikaväli.

On olemassa neljä erilaista tehtäväehtoa, jotka eroavat toisistaan ​​suhteellisissa käsien välisissä taajuuksissa (1:3 vs. 3:1) ja pyörivien valitsimien suhteellisessa suunnassa (iso-directional [ISO] vs. ei-iso-directional [NON-ISO]). ). Tarkemmin sanottuna 1:3-tilassa oikean etusormen on käännettävä valitsinta kolme kertaa nopeammin kuin vasemman käden, kun taas 3:1-tilassa tämä kuvio on päinvastainen. ISO-tilassa molempien etusormien on käännettävä valitsimia joko oikealle (ISO-R) tai vasemmalle (ISO-L). EI-ISO-tilassa molempien etusormien on käännettävä valitsimia joko sisäänpäin (NON-ISO-IN) tai ulospäin (NON-ISO-OUT).

Tehtävään tutustumiseksi toteutetaan 16 kokeilun harjoituslohko ilman stimulaatiota. Kokeilua varten (esim. tehtävän suoritus stimulaation aikana), on neljä 36 kokeen lohkoa, joissa jokainen tehtäväehto toistetaan yhdeksän kertaa kussakin lohkossa. Tarjoamme 1 minuutin taukoja korttelin välillä. Viisitoista minuuttia neljännen lohkon päättymisen jälkeen lisätään 36 kokeen retentiolohko ilman stimulaatiota. Neljän tehtäväehdon järjestys kussakin lohkossa satunnaistetaan.

Oppimisvaikutusten minimoimiseksi kolmen istunnon aikana käänsimme viivan suunnan viitekehystä joka kerta 90 astetta.

Stimulaatio toimitetaan kahdella akkukäyttöisellä tasavirta- (DC) stimulaattori PLUS -laitteella (neuroConn ja Eldith GmbH, Ilmenau, Saksa). Jokainen laite on yhdistetty keskimmäiseen kumirengasmontaasiin, joka sopii polttopisteen stimulaatioon. Jokainen montaasi koostuu pienestä pyöreästä keskielektrodista (halkaisija 20 mm) ja sitä ympäröivästä rengaselektrodista (sisähalkaisija 40 mm ja ulkohalkaisija 60 mm). Keskielektrodit on sijoitettu 10-20 EEG-järjestelmän mukaisesti: keskelle AF4:n ja F4:n väliin, mikä vastaa BA9:n ja BA46:n välistä liitoskohtaa (ts. oikea dorsolateraalinen prefrontaalinen aivokuori (DLPFC)); ja P4, joka vastaa oikeaa posterioria parietaalista aivokuorta (PPC). Impedanssi pidetään alle 10 kOhmin käyttämällä johtavaa tahnaa (Ten20, Weaver and Company, CO, USA).

Saman vaiheen stimulaatio koostuu 6 Hz:n stimulaatiosta oikean DLPFC:n ja oikean PPC:n kautta, joka on synkronoitu (0 asteen vaiheviive molempien kohtien välillä), kun taas anti-faasistimulaatio käyttää desynkronoitua 6 Hz stimulaatiota (180 asteen vaiheviive molempien kohtien välillä). Tasaisen vaiheviiveen varmistamiseksi stimulaatiota käytetään 1 minuutin ajan, jonka jälkeen se lopetetaan ja käynnistetään uudelleen 5 sekunnin kuluttua. Valestimulaatiossa käytetään 6 Hz:n värähtelyä sähkövirran sijasta fyysisen sykkivän tunteen jäljittelemiseksi.