Związki przyczynowo-skutkowe między sieciami mózgowymi a koordynacją oburęczną u osób starszych

Zastosowany zostanie pojedynczo ślepy, pseudorandomizowany, pozorowany projekt wewnątrzobiektowy. Badanie składa się z trzech sesji eksperymentalnych. W każdej sesji stosowano jeden z trzech warunków stymulacji: (1) stymulacja w fazie; (2) stymulacja przeciwfazowa; (3) pozorowana stymulacja. Kolejność trzech warunków stymulacji podczas sesji będzie pseudolosowa wśród uczestników. W ramach każdej sesji stymulacja jest stosowana podczas wykonywania dwóch zadań: zadania 2-wstecznego do oceny czysto przestrzennej pamięci roboczej (sWM) oraz złożonego dwuręcznego zadania śledzenia (BTT) do oceny dwuręcznego nabywania umiejętności. Aby zminimalizować efekty uczenia się i przenoszenia w trakcie sesji, stosuje się okres wymywania wynoszący 6 tygodni pomiędzy sesjami i trzy różne warianty zadania BTT (po jednym na każdą sesję). Kolejność tych wariantów była również pseudorandomizowana wśród uczestników.

Aby ocenić sWM, uczestnicy wykonują zaadaptowaną wersję testu wzrokowo-przestrzennego 2-tylnego dopasowania do próbki, zastosowanego w Alekseichuk i in., 2016. Uczestnicy siedzą na krześle, z prawą ręką spoczywającą na polu odpowiedzi. Przed uczestnikiem stoi ekran komputera. Na ekranie na czarnym tle rysowana jest niebieska siatka 3x3. Każda próba składa się z trzech zdarzeń: bodźca, sondy i okresu odpowiedzi. Podczas bodźca dwie lub trzy białe kropki pojawiają się gdzieś na siatce przez 2150 ms. Po upływie 50 ms następuje pojawienie się sondy składającej się z jednej małej niebieskiej kropki, która utrzymuje się przez 300 ms. W okresie odpowiedzi (czas trwania 2000 ms) uczestnik jest proszony o naciśnięcie lub niewciśnięcie przycisku odpowiedzi, wskazując, czy lokalizacja sondy odpowiada lokalizacji bodźca w poprzedniej próbie, czy nie (tj. warunek 2-back ).

W celu zapoznania się, uczestnicy są najpierw instruowani, jaki jest cel zadania. Następnie wykonywali serię dziesięciu lub dwudziestu prób bez stymulacji.

Dla eksperymentu (tj. wykonania zadania podczas stymulacji) komplet prób jest zorganizowany w pięciu blokach, składających się z 30 prób (tj. 150 prób na zestaw). Pięć bloków jest oddzielonych 1-minutowymi przerwami. Rozkład warunków bodźca 2-kropkowego lub 3-kropkowego w zestawie 150 prób wynosił 50%-50%, przedstawionych w losowej kolejności. Czterdzieści % prób to dopasowane próby (tj. 58 badań), a 60% to badania niedopasowane (tj. 87 prób).

W tym badaniu używamy trzech stałych zestawów prób, tj. po jednym na każdą sesję. Kolejność tych zestawów podczas sesji będzie pseudolosowa wśród uczestników.

Do oceny początkowego dwuręcznego uczenia się używamy złożonego dwuręcznego śledzenia wzrokowo-ruchowego (BTT). Uczestnicy siedzą przed ekranem komputera z rękami pronowanymi na stole. Każdy palec wskazujący jest umieszczony w kontrolerze. Kontrolery to dwie obrotowe tarcze z małymi rowkami do umieszczania palców. Obracając obydwoma pokrętłami, uczestnik może przesuwać pozycję czerwonego kursora na wyświetlaczu. Obroty tarczy w lewo iw prawo wywoływały ruch kursora wzdłuż rzędnej i odciętej.

Zadaniem BTT jest manipulowanie położeniem kursorów w celu jak najdokładniejszego podążania za poruszającą się kropką celu po prostej nachylonej linii, prezentowanej na wyświetlaczu. Każda próba BTT rozpoczyna się od pojawienia się linii docelowej. Na początku tej linii, na środku wyświetlacza, przez 2 sekundy wyświetlana jest czerwona kropka (tj. okres przygotowawczy). Następnie sygnał dźwiękowy GO wskazuje początek okresu ruchu: kropka docelowa zaczyna poruszać się ze stałą prędkością wzdłuż linii w kierunku peryferyjnego końca linii, za którym uczestnik musi podążać, obracając jednocześnie tarcze. Czas trwania ruchu kropki celu od środka do krawędzi (tj. okres ruchu) wynosi 5 sekund. Pomiędzy próbami realizowany jest odstęp czasu wynoszący 3 sekundy.

Istnieją cztery różne warunki zadania, które różnią się względnymi częstotliwościami między wskazówkami (1:3 vs. 3:1) i względną kierunkowością obracających się tarcz (izokierunkowe [ISO] vs. nieizokierunkowe [NON-ISO] ). Mówiąc dokładniej, w stanie 1:3 prawy palec wskazujący musi obracać tarczę trzy razy szybciej niż lewa ręka, podczas gdy w stanie 3:1 ten wzór jest odwrócony. W trybie ISO oba palce wskazujące muszą obracać tarczami w prawo (ISO-R) lub w lewo (ISO-L). W trybie NON-ISO oba palce wskazujące muszą obracać pokrętła do wewnątrz (NON-ISO-IN) lub na zewnątrz (NON-ISO-OUT).

Aby zapoznać się z zadaniem, realizowany jest blok ćwiczeń składający się z 16 prób bez stymulacji. Do eksperymentu (tj. wykonanie zadania podczas stymulacji), są cztery bloki po 36 prób, w których każdy warunek zadania jest powtarzany dziewięć razy w każdym bloku. Pomiędzy blokami zapewniamy 1 minutowe przerwy. Piętnaście minut po zakończeniu czwartego bloku zostanie dodany blok retencyjny składający się z 36 prób bez stymulacji. Kolejność czterech warunków zadania w każdym bloku zostanie wybrana losowo.

Aby zminimalizować efekty uczenia się podczas trzech sesji, za każdym razem obracaliśmy ramkę odniesienia orientacji linii o 90 stopni.

Stymulacja będzie dostarczana przez dwa zasilane bateryjnie urządzenia stymulatora prądu stałego (DC) PLUS (neuroConn i Eldith GmbH, Ilmenau, Niemcy). Każde urządzenie jest podłączone do centralnie umieszczonego pierścienia gumowego, przystosowanego do stymulacji ogniskowej. Każdy zestaw składa się z małej okrągłej elektrody środkowej (średnica 20 mm) i otaczającej elektrody pierścieniowej (średnica wewnętrzna 40 mm i średnica zewnętrzna 60 mm). Elektrody środkowe są ustawione zgodnie z systemem 10-20 EEG: pośrodku między AF4 i F4, co odpowiada połączeniu między BA9 i BA46 (tj. prawa grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC)); i P4, który odpowiada prawej tylnej korze ciemieniowej (PPC). Impedancja jest utrzymywana poniżej 10 kOhm przy użyciu pasty przewodzącej (Ten20, Weaver and Company, CO, USA).

Stymulacja w fazie będzie składać się ze stymulacji 6 Hz przez prawy DLPFC i prawy PPC, który jest zsynchronizowany (opóźnienie fazowe 0 stopni między obydwoma miejscami), podczas gdy stymulacja przeciwfazowa będzie wykorzystywać niezsynchronizowaną stymulację 6 Hz (opóźnienie fazowe 180 stopni między obydwoma miejscami). Aby zapewnić spójne opóźnienie fazowe, stymulacja będzie stosowana przez 1 minutę, a następnie zatrzymana i ponownie uruchomiona po 5 sekundach. Pozorowana stymulacja będzie wykorzystywać wibracje o częstotliwości 6 Hz zamiast prądu elektrycznego, aby naśladować fizyczne uczucie pulsowania.