Optymalizacja tDCS w celu poprawy chodu i równowagi w dwóch zadaniach (OptiStim)

Stanie i chodzenie są prawie zawsze wykonywane zgodnie z innymi zadaniami poznawczymi, takimi jak mówienie, czytanie lub podejmowanie decyzji. Zdolność do wykonywania tego ważnego typu „podwójnego zadania” ma kluczowe znaczenie dla codziennych czynności i zależy od zdolności skutecznej aktywacji odpowiednich sieci mózgowych, które obejmują lewą grzbietowo-boczną korę przedczołową (dlPFC). Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) to bezpieczna, nieinwazyjna technologia, która może selektywnie modulować pobudliwość mózgu (tj. prawdopodobieństwo aktywacji) poprzez przepuszczanie prądów o niskim natężeniu między elektrodami umieszczonymi na skórze głowy. Badacze wykazali w serii badań, że pojedyncza, 20-minutowa ekspozycja na tDCS ukierunkowana na lewy dlPFC – podawana za pomocą dwóch dużych elektrod gąbkowych – zmniejsza koszty podwójnego zadania do wskaźników kontroli postawy stojącej i chodu, gdy są testowane bezpośrednio po stymulacji. Mimo to badacze i inni zaobserwowali również stosunkowo dużą zmienność międzyosobniczą w efektach tej „tradycyjnej” dwubiegunowej formy tDCS. Badacze twierdzą, że ta zmienność skuteczności wynika częściowo ze stosunkowo rozproszonego i niespecyficznego przepływu prądu podczas stosowania dużych elektrod gąbczastych, w połączeniu z indywidualną zmiennością anatomii głowy i mózgu, która znacząco zmienia przepływ prądu i generowane pole elektryczne w docelowym obszarze mózgu. W tym projekcie badacze zastosują najnowsze postępy w modelowaniu i zarządzaniu tDCS, aby 1) modelować pola elektryczne generowane przez tradycyjne tDCS u osób starszych za pomocą ich indywidualnych strukturalnych MRI mózgu oraz 2) opracować spersonalizowany tDCS dostarczany za pośrednictwem tablicy ośmiu małych elektrody żelowe – za pomocą algorytmów optymalizacyjnych w celu określenia rozmieszczenia elektrod i parametrów prądu potrzebnych do wygenerowania pożądanego pola elektrycznego z interesującym obszarem mózgu.

Celem szczegółowym jest zbadanie bezpośrednich skutków spersonalizowanego tDCS, tradycyjnego tDCS i stymulacji pozorowanej na dwuzadaniowe stanie i chodzenie u osób starszych. Badaną populacją będą starsi mężczyźni i kobiety bez jawnej choroby lub choroby, ale ze słabą wyjściową wydajnością podwójnego zadania, zdefiniowaną jako koszt podwójnego zadania (tj. pieszy.

Badacze wysuwają hipotezę, że wśród uczestników wpływ tradycyjnego tDCS na wykonywanie dwóch zadań stania i chodzenia będzie skorelowany z określoną składową pola elektrycznego generowanego nad lewym celem dlPFC. Badacze wysuwają również hipotezę, że spersonalizowany tDCS będzie miał A) większy wpływ na wykonywanie dwóch zadań w staniu i chodzeniu w porównaniu z tradycyjnym tDCS i stymulacją pozorowaną, oraz B) efekty te będą bardziej spójne u poszczególnych osób w porównaniu z tradycyjnym tDCS. Projekt ten dostarczy ważnych informacji na temat „dawkowania” tDCS, które umożliwią badaczom i wielu innym naukowcom lepsze zrozumienie, kontrolę i optymalizację tej formy nieinwazyjnej stymulacji mózgu pod kątem indywidualnej anatomii głowy i mózgu. Oczekuje się również, że wykaże, że spersonalizowany tDCS, w porównaniu z tradycyjnym podejściem, znacznie poprawia rozmiar i spójność obserwowanych korzyści w wykonywaniu dwóch zadań stania i chodzenia u wrażliwych osób starszych.