Evaluering av nevroberegningsmekanismene for å ta beslutninger om utforskning og utnyttelse hos eldre voksne

Deltakerne vil delta i fem eksperimentelle økter. Disse vil involvere nevropsykologisk testing, et beslutningstakende batteri, funksjonell og strukturell MR, og to økter med transkraniell magnetisk stimulering påført enten et mål- eller kontrollområde. Den kliniske utprøvingskomponenten gjelder kun de to siste øktene hvor forsøkspersoner vil bli tilfeldig tildelt ulike grupper for å motta ulike TMS-intervensjoner. For fullstendighetens skyld er alle øktene beskrevet nedenfor:

240 deltakere (110 yngre, 130 eldre, 50 % kvinner) vil bli rekruttert fra den lokale Tucson-befolkningen. Nevropsykologisk testing i den første økten vil bli brukt for å ekskludere deltakere som viser symptomer på mild kognitiv svikt eller tidlig stadium av Alzheimers.

Beslutningstakingsbatteri: Alle deltakere skal utføre Horizon Task (Wilson et al. 2014) for å måle utforske-utnyttelsesatferd i tillegg til et Decision Making-batteri for å måle risikotaking, tvetydighetsholdning, tidsmessig diskontering og atferdsvariabilitet.

Nevroimaging: 92 yngre og 92 eldre voksne kommer tilbake for å delta i MR-eksperimentet. Alle deltakerne vil bli screenet under telefonintervjuet og adferdsøkten for å utelukke kontraindikasjoner for MR og TMS og screenes en gang til ved starten av MR-sesjonen. MR-eksperimenter vil finne sted i 3T Skyra-skanneren ved nevroimaging-anlegget ved Banner University Medical Center. Alle nevroimaging-eksperimenter vil bli kjørt i henhold til standard sikkerhetsretningslinjer (Rossi et al. 2009) og deltakerne vil bli screenet og gi informert samtykke før prosedyren starter.

Hver skanneøkt vil vare i omtrent 90 minutter og vil inkludere en kort lokalisatorskanning (ca. 1 minutt), en T1-vektet strukturell skanning (6 minutter), diffusjonstensoravbildning for å vurdere strukturell tilkobling (DTI, 10 minutter), FLAIR for å kvantifisere hvitt materiehyperintensiteter (2 minutter), et feltkart for å korrigere for magnetfeltinhomogeniteter, spesielt i frontalpolen (2 minutter), fMRI i hviletilstand for å måle funksjonell tilkobling (8 minutter) og hendelsesbasert fMRI ved å bruke oppgaven beskrevet nedenfor ( 50-60 minutter). Alle funksjonelle skanninger vil bli innhentet med parametere som er optimalisert for å forhindre signalutfall i frontal pol og andre frontale regioner (Deichmann et al. 2003).

Økt 4 og 5 (TMS): TMS-øktene passer til definisjonen av en klinisk utprøving fordi forsøkspersoner vil bli prospektivt tildelt forskjellige grupper som vil motta forskjellige intervensjoner i forskjellige rekkefølger. Deltakere i hver aldersgruppe vil bli pseudo-tilfeldig tildelt grupper i henhold til om målregionen for TMS er frontpolen til IFG. Dermed vil det være fire distinkte grupper av fag: eldre frontal pol, yngre frontal pol, eldre IFG, yngre IFG, med 42 deltakere (21 menn, 21 kvinner) i hver gruppe. Hver deltaker vil ta del i to TMS-økter, en mål- og en kontrolløkt. Rekkefølgen på øktene vil motvirkes på tvers av fagene.

TMS-økter vil finne sted i det nye TMS-anlegget ved Banner University Medical Center. All TMS vil bli levert i tråd med etablerte sikkerhetsretningslinjer (Rossi et al, 2009) under veiledning av co-I Chou som er direktør for TMS-anlegget og har lang erfaring med TMS hos unge, gamle og kognitivt svekkede forsøkspersoner. Når de følges på riktig måte, sikrer disse retningslinjene at TMS er en svært sikker prosedyre med bare en håndfull uønskede hendelser som har forekommet i omtrent 20 års forskning.

Etter å ha fullført samtykke- og screeningprosedyrer, vil hver TMS-sesjon begynne med måling av handlingsmotorterskelen (AMT). AMT er definert som minimum stimulusintensitet som produserer et liminalt motorfremkalt potensial (omtrent 200 μV i 50 % av 10 forsøk) under isometrisk sammentrekning av den testede muskelen. Etter at AMT er målt, vil deltakerne motta cTBS (50Hz stimulering ved 80 % AMT i 40 sekunder; Huang et al 2005). Stimulering vil bli brukt på enten målområdet (frontal pol eller IFG) eller kontrollområdet (vertex) med rekkefølgen på øktene motbalansert på tvers av deltakerne. Riktig målretting av hver region vil bli oppnådd ved hjelp av et rammeløst nevronavigasjonssystem (Localite TMS Navigator) med et Polaris Spectra infrarødt kamera (Northern Digital, Waterloo, Ontario, Canada). Dette systemet gjør det mulig for stimulering å være sentrert på spesifikke koordinater i Montreal Neurological Institute (MNI) plass. Koordinater [x,y,z] = [35,50,15] vil bli brukt for frontal pol (basert tidligere fMRI-arbeid og vår originale TMS-studie, Daw et al., 2006; Zajkowski et al. 2017) og [x, y,z] = [56,16,22] for høyre IFG basert på plasseringen av aktiveringene våre i den unge pilotgruppen. Toppunktkontrollstedet er definert som Cz-posisjonen til et 10-20 EEG-system. Etter å ha mottatt TMS vil deltakerne stirre på en hvit vegg i 1 minutt før de utfører Horisontoppgaven i 45 minutter.