Valutazione dei meccanismi neurocomputazionali del processo decisionale Explore-Exploit negli anziani

I partecipanti prenderanno parte a cinque sessioni sperimentali. Questi comporteranno test neuropsicologici, una batteria decisionale, risonanza magnetica funzionale e strutturale e due sessioni di stimolazione magnetica transcranica applicata a una regione bersaglio o di controllo. La componente della sperimentazione clinica riguarda solo le ultime due sessioni in cui i soggetti verranno assegnati in modo casuale a diversi gruppi per ricevere diversi interventi di TMS. Per completezza, tutte le sessioni sono descritte di seguito:

240 partecipanti (110 giovani, 130 anziani, 50% donne) saranno reclutati dalla popolazione locale di Tucson. I test neuropsicologici nella prima sessione verranno utilizzati per escludere i partecipanti che presentano sintomi di decadimento cognitivo lieve o Alzheimer in fase iniziale.

Batteria decisionale: tutti i partecipanti eseguiranno il compito Horizon (Wilson et al. 2014) per misurare il comportamento di esplorazione-sfruttamento oltre a una batteria decisionale per misurare l'assunzione di rischi, l'atteggiamento ambiguo, l'attualizzazione temporale e la variabilità comportamentale.

Neuroimaging: 92 giovani e 92 adulti più anziani torneranno a prendere parte all'esperimento MRI. Tutti i partecipanti saranno sottoposti a screening durante l'intervista telefonica e la sessione comportamentale per escludere controindicazioni per MRI e TMS e sottoposti a screening ancora una volta all'inizio della sessione di risonanza magnetica. Gli esperimenti di risonanza magnetica si svolgeranno nello scanner 3T Skyra presso la struttura di neuroimaging presso il Banner University Medical Center. Tutti gli esperimenti di neuroimaging saranno eseguiti secondo le linee guida di sicurezza standard (Rossi et al. 2009) ei partecipanti saranno sottoposti a screening e daranno il consenso informato prima che la procedura abbia inizio.

Ogni sessione di scansione durerà circa 90 minuti e includerà una breve scansione del localizzatore (circa 1 minuto), una scansione strutturale pesata in T1 (6 minuti), imaging del tensore di diffusione per valutare la connettività strutturale (DTI, 10 minuti), FLAIR per quantificare il bianco iperintensità della materia (2 minuti), una mappa del campo per correggere le disomogeneità del campo magnetico, in particolare nel polo frontale (2 minuti), fMRI in stato di riposo per misurare la connettività funzionale (8 minuti) e fMRI basata sugli eventi utilizzando l'attività descritta di seguito ( 50-60 minuti). Tutte le scansioni funzionali saranno acquisite con parametri ottimizzati per prevenire la caduta del segnale nel polo frontale e in altre regioni frontali (Deichmann et al. 2003).

Sessioni 4 e 5 (TMS): le sessioni TMS si adattano alla definizione di una sperimentazione clinica perché i soggetti saranno assegnati in modo prospettico a gruppi diversi che riceveranno interventi diversi in ordini diversi. I partecipanti in ciascuna fascia di età saranno assegnati in modo pseudo-casuale ai gruppi in base al fatto che la regione target per TMS sia il polo frontale di IFG. Pertanto, ci saranno quattro distinti gruppi di soggetti: palo frontale più anziano, polo frontale più giovane, IFG più anziano, IFG più giovane, con 42 partecipanti (21 maschi, 21 femmine) in ciascun gruppo. Ogni partecipante prenderà parte a due sessioni TMS, una target e una sessione di controllo. L'ordine delle sessioni sarà controbilanciato tra le materie.

Le sessioni TMS si svolgeranno nella nuova struttura TMS presso il Banner University Medical Center. Tutti i TMS saranno consegnati in linea con le linee guida di sicurezza stabilite (Rossi et al, 2009) sotto la supervisione di co-I Chou che è il direttore della struttura TMS e ha una vasta esperienza con TMS in soggetti giovani, anziani e con problemi cognitivi. Se seguite correttamente, queste linee guida assicurano che la TMS sia una procedura molto sicura con solo una manciata di eventi avversi verificatisi in circa 20 anni di ricerca.

Dopo aver completato le procedure di consenso e screening, ogni sessione di TMS inizierà con la misurazione della soglia motoria dell'azione (AMT). L'AMT è definito come l'intensità minima dello stimolo che produce un potenziale evocato motorio liminale (circa 200 μV nel 50% di 10 prove) durante la contrazione isometrica del muscolo testato. Dopo che l'AMT è stato misurato, i partecipanti riceveranno cTBS (stimolazione a 50 Hz all'80% di AMT per 40 secondi; Huang et al 2005). La stimolazione verrà applicata all'area target (polo frontale o IFG) o all'area di controllo (vertice) con l'ordine delle sessioni controbilanciato tra i partecipanti. Il corretto targeting di ciascuna regione sarà ottenuto utilizzando un sistema di neuronavigazione frameless (Localite TMS Navigator) con una fotocamera a infrarossi Polaris Spectra (Northern Digital, Waterloo, Ontario, Canada). Questo sistema consente di centrare la stimolazione su coordinate specifiche nello spazio del Montreal Neurological Institute (MNI). Le coordinate [x,y,z] = [35,50,15] saranno utilizzate per il polo frontale (basato su un precedente lavoro fMRI e sul nostro studio TMS originale, Daw et al., 2006; Zajkowski et al. 2017) e [x, y,z] = [56,16,22] per l'IFG destro in base alla posizione delle nostre attivazioni nel gruppo di giovani piloti. Il sito di controllo del vertice è definito come la posizione Cz di un sistema EEG 10-20. Dopo aver ricevuto TMS, i partecipanti fisseranno un muro bianco per 1 minuto prima di eseguire l'attività Horizon per 45 minuti.