Relations de cause à effet entre les réseaux cérébraux et la coordination bimanuelle chez les personnes âgées

Une conception intra-sujet en simple aveugle, pseudo-randomisée et contrôlée par simulation sera utilisée. L'étude consiste en trois sessions expérimentales. Dans chaque session, une des trois conditions de stimulation a été appliquée : (1) stimulation en phase ; (2) stimulation antiphase; (3) simulation de stimulation. L'ordre des trois conditions de stimulation au cours des sessions sera pseudo-randomisé entre les participants. Au sein de chaque session, la stimulation est appliquée lors de l'exécution de deux tâches : une tâche à 2 dos pour évaluer la mémoire de travail spatiale pure (sWM) et une tâche de suivi bimanuel complexe (BTT) pour évaluer l'acquisition de compétences bimanuelles. Pour minimiser les effets d'apprentissage et de report au fil des sessions, une période de sevrage de 6 semaines entre les sessions est utilisée et trois variantes différentes de la tâche BTT (une pour chaque session). L'ordre de ces variantes a également été pseudo-randomisé entre les participants.

Pour évaluer le sWM, les participants exécutent une version adaptée du test d'appariement visuospatial à 2 dos utilisé dans Alekseichuk et al., 2016. Les participants sont assis sur une chaise, la main droite posée sur une boîte de réponse. Un écran d'ordinateur est placé devant le participant. Sur l'écran, une grille 3x3 bleue est dessinée sur fond noir. Chaque essai se compose de trois événements : un stimulus, une sonde et une période de réponse. Pendant le stimulus, deux ou trois points blancs apparaissent quelque part dans la grille pendant 2150 ms. Après un intervalle de temps de 50 ms, ceci est suivi de l'apparition de la sonde, constituée d'un petit point bleu, d'une durée de 300 ms. Pendant la période de réponse (durée de 2000 ms), le participant est invité à appuyer ou à ne pas appuyer sur le bouton de réponse, indiquant si l'emplacement de la sonde correspond à l'emplacement du stimulus lors de l'essai précédent ou non (c'est-à-dire, condition 2-back ).

À des fins de familiarisation, les participants sont d'abord informés de l'objectif de la tâche. Ensuite, ils ont pratiqué une série de dix ou vingt essais sans stimulation.

Pour l'expérience (c'est-à-dire l'exécution d'une tâche pendant la stimulation), un ensemble complet d'essais est organisé en cinq blocs, composé de 30 essais (soit 150 essais par ensemble). Les cinq blocs sont séparés par des pauses d'une minute. La distribution des conditions de stimulation à 2 ou 3 points dans l'ensemble de 150 essais était de 50 % à 50 %, présentées dans un ordre aléatoire. Quarante % des essais sont des essais appariés (c'est-à-dire 58 essais) et 60 % sont des essais non appariés (c'est-à-dire 87 essais).

Pour cette étude, nous utilisons trois ensembles fixes d'essais, c'est-à-dire un pour chaque session. L'ordre de ces ensembles au cours des sessions sera pseudo-randomisé entre les participants.

Pour évaluer l'apprentissage bimanuel initial, nous utilisons une tâche complexe de suivi bimanuel visuomoteur (BTT). Les participants sont assis devant un écran d'ordinateur, les bras en pronation sur la table. Chaque index est placé dans un contrôleur. Les contrôleurs sont deux cadrans rotatifs avec de petites rainures pour le placement des doigts. En tournant bimanuellement les deux cadrans, le participant peut déplacer la position d'un curseur rouge sur l'affichage. Les rotations gauche et droite du cadran induisent un mouvement du curseur le long de l'ordonnée et de l'abscisse.

Le but du BTT est de manipuler la position des curseurs afin de suivre le plus précisément possible un point cible en mouvement sur une ligne droite inclinée, présentée à l'écran. Chaque essai BTT commence par l'apparition de la ligne cible. A l'origine de cette ligne, au centre de l'afficheur, un point cible rouge est présenté pendant 2 secondes (c'est-à-dire période de préparation). Ensuite, un signal sonore GO indique le début de la période de mouvement : le point cible commence à se déplacer à une vitesse constante le long de la ligne vers l'extrémité périphérique de la ligne, que le participant doit suivre en tournant les cadrans simultanément. La durée du déplacement du point cible du centre vers la périphérie (c'est-à-dire période de mouvement) est de 5 secondes. Entre les essais, un intervalle de temps de 3 secondes est mis en place.

Il existe quatre conditions de tâche différentes qui diffèrent par les fréquences relatives entre les mains (1: 3 contre 3: 1) et la directionnalité relative des cadrans rotatifs (iso-directionnel [ISO] contre non-iso-directionnel [NON-ISO] ). Plus précisément, dans la condition 1: 3, l'index droit doit faire tourner le cadran trois fois plus vite que la main gauche, tandis que dans la condition 3: 1, ce schéma est inversé. Pour le mode ISO, les deux index doivent tourner les molettes soit vers la droite (ISO-R) soit vers la gauche (ISO-L). Pour le mode NON-ISO, les deux index doivent tourner les molettes soit vers l'intérieur (NON-ISO-IN) soit vers l'extérieur (NON-ISO-OUT).

Pour se familiariser avec la tâche, un bloc pratique de 16 essais sans stimulation est mis en place. Pour l'expérience (c'est-à-dire l'exécution d'une tâche pendant la stimulation), il y a quatre blocs de 36 essais, où chaque condition de tâche est répétée neuf fois dans chaque bloc. Nous offrons des pauses d'une minute entre les blocs. Quinze minutes après la fin du quatrième bloc, un bloc de rétention de 36 essais sans stimulation sera ajouté. L'ordre des quatre conditions de tâche dans chaque bloc sera randomisé.

Pour minimiser les effets d'apprentissage au cours des trois sessions, nous avons fait pivoter le cadre de référence de l'orientation des lignes à chaque fois de 90 degrés.

La stimulation sera délivrée par deux stimulateurs PLUS à courant continu (CC) alimentés par batterie (neuroConn et Eldith GmbH, Ilmenau, Allemagne). Chaque appareil est connecté à un montage d'anneaux en caoutchouc centre-entourage, adapté à la stimulation focale. Chaque montage se compose d'une petite électrode centrale circulaire (diamètre de 20 mm) et d'une électrode annulaire environnante (diamètre intérieur de 40 mm et diamètre extérieur de 60 mm). Les électrodes centrales sont positionnées selon le système 10-20 EEG : au milieu entre AF4 et F4, ce qui correspond à la jonction entre BA9 et BA46 (c'est-à-dire cortex préfrontal dorsolatéral droit (DLPFC)); et P4, qui correspond au cortex pariétal postérieur droit (PPC). L'impédance est maintenue en dessous de 10 kOhm à l'aide d'une pâte conductrice (Ten20, Weaver and Company, CO, USA).

La stimulation en phase consistera en une stimulation à 6 Hz sur le DLPFC droit et le PPC droit qui est synchronisé (décalage de phase de 0 degré entre les deux sites), tandis que la stimulation en antiphase utilisera une stimulation 6 Hz désynchronisée (décalage de phase de 180 degrés entre les deux sites). Pour assurer un déphasage constant, la stimulation sera appliquée pendant 1min, puis arrêtée et redémarrée après 5s. La stimulation simulée utilisera des vibrations à 6 Hz au lieu du courant électrique pour imiter la sensation physique lancinante.