Potenziamento cognitivo attraverso la neurostimolazione personalizzata e basata su modelli

Lo scopo di questa ricerca è confrontare gli effetti di diversi protocolli di stimolazione elettrica transcranica (tES) sia sull'EEG che sui marcatori comportamentali associati all'attenzione e al controllo cognitivo. Entrambi i protocolli tES convenzionali (tDCS, tACS) verranno confrontati con forme d'onda di stimolazione personalizzate derivate da un modello neurale individualizzato dell'intero cervello (MINDy) e con periodi di simulazione o mancata stimolazione.

Gli approcci di stimolazione cerebrale non invasiva sono molto promettenti come intervento per migliorare la funzione cognitiva e cerebrale negli esseri umani, sia nelle popolazioni giovani adulte clinicamente compromesse che anche in quelle sane. La stimolazione elettrica transcranica, nota come tES, si riferisce a una famiglia di metodi che utilizzano tecnologie a basso costo e coinvolgono correnti a bassa intensità che sono sicure per gli esseri umani e comportano un rischio minimo di effetti collaterali o eventi avversi. Gli approcci convenzionali, che utilizzano correnti dirette fisse (tDCS) o correnti alternate a una frequenza oscillatoria fissa (tACS), sono stati ampiamente utilizzati sia come strumento di ricerca di base che come intervento clinico. Tuttavia, la letteratura attuale suggerisce che la tES può essere più efficace se utilizzata con protocolli di stimolazione che sono: 1) personalizzati (cioè rispettando le differenze individuali nell'anatomia e nella funzione del cervello); e 2) informato dalla comprensione dei meccanismi che governano le dinamiche e le interazioni di attivazione della rete cerebrale.

I ricercatori utilizzeranno un disegno a gruppo singolo in cui 60 giovani adulti sani ricevono diversi protocolli di stimolazione (più altri 10-12 reclutati durante la fase di test pilota iniziale), randomizzati all'interno del soggetto durante entrambi gli stati di riposo (Obiettivi 1, 2 ) o condizioni del compito cognitivo (Obiettivo 3), mentre l'attività cerebrale viene monitorata con l'elettroencefalografia (EEG). Durante i periodi di registrazione dell'EEG, le epoche di stimolazione verranno mescolate casualmente con epoche di simulazione o di mancata stimolazione, con i partecipanti mascherati rispetto alla condizione. Inoltre, i protocolli di stimolazione convenzionali (tDCS, tACS) verranno confrontati con forme d'onda di stimolazione personalizzate derivate da un modello neurale dell'intero cervello individualizzato.

Lo studio consisterà in due sessioni EEG+tES ciascuna della durata di circa un'ora e che si svolgeranno in giorni separati.

I risultati saranno valutati in termini di diversi marcatori EEG, inclusa la potenza spettrale sia nel sito di stimolazione che nelle reti cerebrali bersaglio associate all'attenzione e al controllo cognitivo (reti frontoparietali [FPN] e modalità predefinita [DMN]). Le prestazioni comportamentali saranno valutate anche su un compito sperimentale consolidato (AX-CPT) che manipola le richieste di attenzione e controllo cognitivo, in termini di accuratezza chiave e indici di prestazione del tempo di reazione.