Optimalisering av tDCS for å forbedre Dual Task Gange og Balance (OptiStim)

Å stå og gå utføres nesten alltid i samklang med andre kognitive oppgaver som å snakke, lese eller ta avgjørelser. Evnen til å utføre denne viktige typen "dual tasking" er avgjørende for daglige aktiviteter og avhengig av ens kapasitet til effektivt å aktivere passende hjernenettverk som inkluderer venstre dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC). Transkraniell likestrømstimulering (tDCS) er en sikker, ikke-invasiv teknologi som selektivt kan modulere hjernens eksitabilitet (dvs. sannsynligheten for aktivering) ved å sende lavnivåstrømmer mellom elektroder plassert i hodebunnen. Etterforskerne har demonstrert gjennom en serie studier at en enkelt, 20-minutters eksponering av tDCS rettet mot venstre dlPFC-administrert via to store svampelektroder reduserer kostnadene for dobbeltoppgaver til beregninger for stående postural kontroll og gang, når testet umiddelbart etter stimulering. Likevel har etterforskerne og andre også observert relativt høy variasjon mellom emner i effektene av denne "tradisjonelle" bipolare formen av tDCS. Etterforskerne hevder at denne variasjonen i effektivitet delvis oppstår fra relativt diffus og uspesifikk strømflyt ved bruk av store svampelektroder, i kombinasjon med individuell variasjon i hode- og hjerneanatomi som signifikant endrer strømstrømmen og det genererte elektriske feltet i målhjerneregionen. I dette prosjektet vil etterforskerne bruke nyere fremskritt innen tDCS-modellering og -administrasjon for å 1) modellere de elektriske feltene generert av tradisjonell tDCS hos eldre voksne ved å bruke deres individuelle strukturelle hjerne-MR-er, og 2) utvikle personlig tDCS-levert via en rekke av åtte små gelelektroder ved å bruke optimaliseringsalgoritmer for å bestemme elektrodeplassering og strømparametere som er nødvendige for å generere ønsket elektrisk felt med hjerneområdet av interesse.

Det spesifikke målet er å undersøke de umiddelbare ettervirkningene av personlig tilpasset tDCS, tradisjonell tDCS og falsk stimulering på stående og gå to oppgaver hos eldre voksne. Studiepopulasjonen vil være eldre menn og kvinner uten åpenbar sykdom eller sykdom, men med dårlig baseline dualoppgaveytelse definert som en dobbeltoppgavekostnad (dvs. reduksjon) til ganghastighet på minst 20 % indusert ved samtidig å utføre en seriell subtraksjonsoppgave når gå.

Etterforskerne antar at på tvers av deltakerne, vil effekten av tradisjonell tDCS på stående og gåytelse med to oppgaver korrelere med en spesifikk komponent av det elektriske feltet generert over venstre dlPFC-mål. Etterforskerne antar også at personlig tilpasset tDCS vil indusere A) større effekter på stående og gå-ytelse med to oppgaver sammenlignet med tradisjonell tDCS og falsk stimulering, og B) disse effektene vil være mer konsistente på tvers av individer sammenlignet med tradisjonell tDCS. Dette prosjektet vil gi viktig innsikt i tDCS "dosering" som vil gjøre det mulig for etterforskerne og mange andre forskere å bedre forstå, kontrollere og optimalisere denne formen for ikke-invasiv hjernestimulering til individuell hode- og hjerneanatomi. Det forventes også å demonstrere at personlig tilpasset tDCS, sammenlignet med den tradisjonelle tilnærmingen, betydelig forbedrer størrelsen og konsistensen av observerte fordeler for dobbeltoppgaver å stå og gå hos sårbare eldre voksne.