Optimalisatie van tDCS om het looppatroon en de balans met dubbele taken te verbeteren (OptiStim)

Staan en lopen worden bijna altijd samen met andere cognitieve taken uitgevoerd, zoals praten, lezen of beslissingen nemen. Het vermogen om dit belangrijke type "dubbele taakstelling" uit te voeren is van cruciaal belang voor dagelijkse activiteiten en hangt af van iemands vermogen om geschikte hersennetwerken effectief te activeren, waaronder de linker dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC). Transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) is een veilige, niet-invasieve technologie die selectief de prikkelbaarheid van de hersenen (d.w.z. de waarschijnlijkheid van activering) kan moduleren door lage stromen door te laten tussen elektroden die op de hoofdhuid zijn geplaatst. De onderzoekers hebben door middel van een reeks onderzoeken aangetoond dat een enkele, 20 minuten durende blootstelling aan tDCS gericht op de linker dlPFC - toegediend via twee grote sponselektroden - de kosten van dubbele taken verlaagt tot metrieken van staande houdingscontrole en gang, wanneer getest onmiddellijk na stimulatie. Toch hebben de onderzoekers en anderen ook een relatief hoge variabiliteit tussen proefpersonen waargenomen in de effecten van deze 'traditionele' bipolaire vorm van tDCS. De onderzoekers beweren dat deze variabiliteit in effectiviteit deels voortkomt uit een relatief diffuse en niet-specifieke stroom bij het gebruik van grote sponselektroden, in combinatie met individuele variabiliteit in de hoofd- en hersenanatomie die de stroom en het gegenereerde elektrische veld in het beoogde hersengebied aanzienlijk verandert. In dit project zullen de onderzoekers recente ontwikkelingen in tDCS-modellering en -toediening toepassen om 1) de elektrische velden te modelleren die worden gegenereerd door traditionele tDCS bij oudere volwassenen met behulp van hun individuele structurele hersen-MRI's, en 2) gepersonaliseerde tDCS te ontwikkelen, geleverd via een reeks van acht kleine gelelektroden - door optimalisatie-algoritmen te gebruiken om de plaatsing van de elektroden en de huidige parameters te bepalen die nodig zijn om het gewenste elektrische veld te genereren met het hersengebied van belang.

Het specifieke doel is het onderzoeken van de onmiddellijke na-effecten van gepersonaliseerde tDCS, traditionele tDCS en schijnstimulatie op dubbeltaak staan ​​en lopen bij oudere volwassenen. De onderzoekspopulatie zal bestaan ​​uit oudere mannen en vrouwen zonder openlijke ziekte of ziekte, maar met een slechte basislijn dual task performance gedefinieerd als een dual task cost (d.w.z. vermindering) van loopsnelheid van ten minste 20% geïnduceerd door het gelijktijdig uitvoeren van een seriële aftrektaak wanneer lopen.

De onderzoekers veronderstellen dat bij alle deelnemers het effect van traditionele tDCS op staan- en lopen met een dubbele taak zal correleren met een specifieke component van het elektrische veld dat wordt gegenereerd over het linker dlPFC-doelwit. De onderzoekers veronderstellen ook dat gepersonaliseerde tDCS zal leiden tot A) grotere effecten op het staan ​​en lopen bij dubbele taken in vergelijking met traditionele tDCS en schijnstimulatie, en B) deze effecten zullen consistenter zijn bij individuen in vergelijking met traditionele tDCS. Dit project zal belangrijke inzichten verschaffen in de "dosering" van tDCS, waardoor de onderzoekers en vele andere onderzoekers deze vorm van niet-invasieve hersenstimulatie beter kunnen begrijpen, controleren en optimaliseren voor de individuele hoofd- en hersenanatomie. Het zal naar verwachting ook aantonen dat gepersonaliseerde tDCS, in vergelijking met de traditionele benadering, de omvang en consistentie van de waargenomen voordelen van dubbeltaak staan ​​en lopen bij kwetsbare oudere volwassenen aanzienlijk verbetert.