Personoitu muistin tehostaminen ikääntyvissä suljetun silmukan tACS:lla

Kognitiivinen heikkeneminen, erityisesti muistissa ja suorittavassa ohjauksessa, muodostaa kasvavan kansanterveydellisen haasteen väestön ikääntyessä, mikä johtaa itsenäisyyden menetykseen, elämänlaadun heikkenemiseen ja Alzheimerin tautiin ja siihen liittyviin dementiaan (ADRD) liittyvien terveydenhuoltokustannusten nousuun. Huolimatta vuosikymmenten tutkimuksesta, on olemassa vain vähän tehokkaita, ei-lääketieteellisiä interventioita, jotka kykenisivät hidastamaan tai kumoamaan näitä kognitiivisia menetyksiä. Transkraniaalinen vaihtovirtastimulaatio (tACS) on viime aikoina noussut lupaavaksi, turvalliseksi ja ei-invasiiviseksi tekniikaksi hermostollisten rytmien modulointiin, jotka tukevat muistia. Kuitenkin nykyiset lähestymistavat ovat edelleen rajoittuneita yleispäteviin stimulaatioaikatauluihin, jotka eivät ota huomioon yksilöllisiä aivoyhteyksiä tai kognitiivisen tilan dynaamisia vaihteluita.

Tämä hanke tähtää tarkkuushermostomodulaation edistämiseen kognitiivisessa ikääntymisessä optimoimalla ja personoimalla korkearesoluutioisia tACS-protokollia vanhempien aikuisten muistin parantamiseksi. Rakentaen vahvoihin pilottitietoihin, jotka osoittavat personoidun ja adaptiivisen stimulaation toteutettavuuden, käytämme multimodaalista kuvantamista (EEG ja fMRI) seurattaaksemme muutoksia frontotemporaalisessa synkroniassa, erityisesti theta-gamma-vaihe-amplitudikytkennässä ja theta-vaiheen synkronoinnissa, joiden tiedetään tukevan muistin muodostumista ja palauttamista.

Tavoite 1 selvittää, kuinka stimulaatiokuvio (kuvioitu vs. jatkuvat aaltomuodot) ja aikataulu (yksi, kolme tai viisi peräkkäistä päivää) vaikuttavat muistin parantumisen kestoon. Vertailemalla kuutta systemaattisesti vaihdeltua annostelusuunnitelmaa, määritämme optimaalisen kuvion ja toistoaikataulun, jotka maksimoivat ja ylläpitävät parannuksia työmuistikapasiteetissa, häiriöiden hallinnassa ja pitkän aikavälin muistin tunnistamisessa yhden kuukauden ajan.

Tavoite 2 kehittää ja testata yhteyksien ohjaamaa suljettua silmukkaa olevaa tACS-järjestelmää, joka jatkuvasti valvoo hermostollista synkronointia frontotemporaalisessa verkostossa ja säätää stimulaatioparametreja reaaliajassa. Tämä adaptiivinen viitekehys on suunniteltu räätälöimään stimulaatio kunkin osallistujan kehittyvään aivotilaan, mahdollistaen tehokkaamman ja yksilöllisemmän kognitiivisen parantumisen kuin staattiset lähestymistavat.

Integroimalla käyttäytymisen, elektrofysiologiset ja neurokuvantamismittaukset adaptiivisiin ohjausalgoritmeihin, tämä tutkimus tunnistaa luotettavia vasterekyyvyyden biomarkkereita, selventää kausaalisia mekanismeja, jotka yhdistävät hermostollista synkronointia muistiin, ja tuottaa uudenlaisen personoidun, yhteyksien ohjaaman interventioiden luokan kognitiiviselle heikkenemiselle. Tulokset luovat perustan skaalautuville, ei-invasiivisille ja mekanismilähtöisille hoidoille ADRD:lle ja ikään liittyvälle muistin menetykselle, edistäen laajempaa NIH:n tehtävää terveen kognitiivisen ikääntymisen edistämisestä.