Poprawa funkcji poznawczych poprzez zindywidualizowaną neurostymulację opartą na modelu

Celem tego badania jest porównanie wpływu różnych protokołów przezczaszkowej stymulacji elektrycznej (tES) na zarówno EEG, jak i markery behawioralne związane z uwagą i kontrolą poznawczą. Obydwa konwencjonalne protokoły tES (tDCS, tACS) zostaną porównane z dostosowanymi kształtami fal stymulacji uzyskanymi z zindywidualizowanego modelu neuronowego całego mózgu (MINDy) oraz z okresami pozorowanej stymulacji lub braku stymulacji.

Nieinwazyjne metody stymulacji mózgu są bardzo obiecujące jako interwencja poprawiająca funkcje poznawcze i mózgowe u ludzi, zarówno w populacjach młodych dorosłych z zaburzeniami klinicznymi, jak i zdrowych. Przezczaszkowa stymulacja elektryczna, znana jako tES, odnosi się do rodziny metod wykorzystujących tanie technologie i wykorzystujących prądy o niskim natężeniu, które są bezpieczne dla człowieka i niosą ze sobą minimalne ryzyko wystąpienia skutków ubocznych lub zdarzeń niepożądanych. Podejścia konwencjonalne, które wykorzystują stały prąd stały (tDCS) lub prąd zmienny o stałej częstotliwości oscylacyjnej (tACS), są szeroko stosowane zarówno jako podstawowe narzędzie badawcze, jak i jako interwencja kliniczna. Jednakże aktualna literatura sugeruje, że tES może być bardziej skuteczny, jeśli zostanie zastosowany z protokołami stymulacji, które są: 1) spersonalizowane (tj. uwzględniające indywidualne różnice w anatomii i funkcjonowaniu mózgu); oraz 2) oparte na zrozumieniu mechanizmów rządzących dynamiką i interakcjami aktywacji sieci mózgowej.

Badacze zastosują projekt jednogrupowy, w którym 60 zdrowych młodych dorosłych otrzyma różne protokoły stymulacji (plus dodatkowe 10–12 rekrutowanych podczas wstępnej fazy testów pilotażowych), randomizowanych wewnątrz pacjenta w dowolnym stanie spoczynku (Cele 1, 2 ) lub warunków zadań poznawczych (Cel 3), natomiast aktywność mózgu monitorowana jest za pomocą elektroencefalografii (EEG). Podczas okresów rejestracji EEG okresy stymulacji będą losowo wymieszane z okresami pozorowanej lub braku stymulacji, a uczestnicy będą maskowani pod kątem danego stanu. Dodatkowo, konwencjonalne protokoły stymulacji (tDCS, tACS) zostaną porównane z dostosowanymi kształtami fal stymulacji uzyskanymi z zindywidualizowanego modelu neuronowego całego mózgu.

Badanie będzie składać się z dwóch sesji EEG+tES, każda trwająca około godziny i odbywających się w różne dni.

Wyniki zostaną ocenione pod kątem różnych markerów EEG, w tym mocy widmowej zarówno w miejscu stymulacji, jak i w docelowych sieciach mózgu związanych z uwagą i kontrolą poznawczą (sieci czołowo-ciemieniowe [FPN] i sieci trybu domyślnego [DMN]). Wyniki behawioralne będą również oceniane w oparciu o dobrze ugruntowane zadanie eksperymentalne (AX-CPT), które manipuluje wymaganiami dotyczącymi uwagi i kontroli poznawczej, pod względem kluczowych wskaźników wydajności i czasu reakcji.