Ottimizzazione della tDCS per migliorare l'andatura e l'equilibrio a doppia attività (OptiStim)

Stare in piedi e camminare sono quasi sempre completati all'unisono con altri compiti cognitivi come parlare, leggere o prendere decisioni. La capacità di eseguire questo importante tipo di "doppio compito" è fondamentale per le attività quotidiane e dipende dalla propria capacità di attivare efficacemente le reti cerebrali appropriate che includono la corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra (dlPFC). La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnologia sicura e non invasiva che può modulare selettivamente l'eccitabilità cerebrale (cioè la probabilità di attivazione) facendo passare correnti di basso livello tra gli elettrodi posizionati sul cuoio capelluto. I ricercatori hanno dimostrato attraverso una serie di studi che una singola esposizione di 20 minuti di tDCS mirata al dlPFC sinistro, somministrato tramite due grandi elettrodi a spugna, riduce i costi del doppio compito alle metriche del controllo posturale in piedi e dell'andatura, quando testato immediatamente dopo la stimolazione. Tuttavia, i ricercatori e altri hanno anche osservato una variabilità relativamente elevata tra i soggetti negli effetti di questa forma bipolare "tradizionale" di tDCS. I ricercatori sostengono che questa variabilità nell'efficacia derivi in ​​parte dal flusso di corrente relativamente diffuso e non specifico quando si utilizzano elettrodi di spugna di grandi dimensioni, in combinazione con la variabilità individuale nell'anatomia della testa e del cervello che altera significativamente il flusso di corrente e il campo elettrico generato nella regione del cervello bersaglio. In questo progetto, i ricercatori applicheranno i recenti progressi nella modellazione e somministrazione di tDCS per 1) modellare i campi elettrici generati dal tDCS tradizionale negli anziani utilizzando la loro risonanza magnetica cerebrale strutturale individuale e 2) sviluppare tDCS personalizzati forniti tramite una serie di otto piccoli elettrodi gel, utilizzando algoritmi di ottimizzazione per determinare il posizionamento degli elettrodi e i parametri correnti necessari per generare il campo elettrico desiderato con la regione cerebrale di interesse.

L'obiettivo specifico è quello di esaminare gli effetti postumi immediati della tDCS personalizzata, della tDCS tradizionale e della stimolazione fittizia sulla doppia attività in piedi e sulla deambulazione negli anziani. La popolazione dello studio sarà composta da uomini e donne anziani senza malattia o malattia conclamata, ma con scarse prestazioni di base del doppio compito definite come un costo del doppio compito (cioè riduzione) della velocità dell'andatura di almeno il 20% indotto dall'esecuzione simultanea di un compito di sottrazione seriale quando a piedi.

I ricercatori ipotizzano che tra i partecipanti, l'effetto del tDCS tradizionale sulla doppia attività in piedi e sulle prestazioni di camminata sarà correlato a una componente specifica del campo elettrico generato sul bersaglio dlPFC sinistro. I ricercatori ipotizzano inoltre che la tDCS personalizzata indurrà A) maggiori effetti sulla doppia attività in piedi e sulle prestazioni di camminata rispetto alla tradizionale tDCS e alla stimolazione fittizia, e B) questi effetti saranno più coerenti tra gli individui rispetto alla tDCS tradizionale. Questo progetto fornirà importanti approfondimenti sul "dosaggio" di tDCS che consentirà ai ricercatori e a molti altri ricercatori di comprendere, controllare e ottimizzare meglio questa forma di stimolazione cerebrale non invasiva per l'anatomia individuale della testa e del cervello. Si prevede inoltre che dimostri che la tDCS personalizzata, rispetto all'approccio tradizionale, migliora significativamente la dimensione e la consistenza dei benefici osservati nella doppia attività in piedi e nel camminare negli anziani vulnerabili.