Причинно-следственные связи между сетями мозга и бимануальной координацией у пожилых людей

Будет использоваться одинарный слепой, псевдорандомизированный, ложно-контролируемый внутрисубъектный дизайн. Исследование состоит из трех экспериментальных сессий. В каждом сеансе применялось одно из трех условий стимуляции: (1) синфазная стимуляция; (2) противофазная стимуляция; (3) ложная стимуляция. Порядок трех условий стимуляции в сеансах будет псевдослучайным среди участников. В рамках каждого сеанса стимуляция применяется во время выполнения двух задач: задачи с двумя спинами для оценки чистой пространственной рабочей памяти (SWM) и сложной задачи бимануального отслеживания (BTT) для оценки приобретения бимануальных навыков. Чтобы свести к минимуму эффекты обучения и переноса в течение сеансов, между сеансами используется период вымывания продолжительностью 6 недель и три различных варианта задачи BTT (по одному для каждого сеанса). Порядок этих вариантов также был псевдорандомизирован среди участников.

Для оценки SWM участники выполняют адаптированную версию двухстороннего зрительно-пространственного теста на соответствие образцу, использованного в работе Алексейчук и др., 2016. Участники сидят на стуле, правая рука лежит на ящике для ответов. Экран компьютера размещается перед участником. На экране на чёрном фоне нарисована синяя сетка 3х3. Каждое испытание состоит из трех событий: стимул, проба и период ответа. Во время стимула где-то в сетке появляются две-три белые точки на 2150 мс. После временного интервала в 50 мс следует появление зонда, состоящего из одной маленькой синей точки, длительностью 300 мс. В течение периода ответа (длительностью 2000 мс) участника просят либо нажать, либо не нажимать кнопку ответа, указывая, соответствует ли местоположение зонда местоположению стимула в предыдущем испытании или нет (т. е. условие 2-назад). ).

В целях ознакомления участников сначала инструктируют, какова цель задания. Затем они практиковали серию из десяти или двадцати попыток без стимуляции.

Для эксперимента (т. е. выполнения задания при стимуляции) организуется полная серия испытаний в пяти блоках, состоящая из 30 попыток (т. е. по 150 попыток в серии). Пять блоков разделены 1-минутными перерывами. Распределение 2-точечных или 3-точечных стимулов в наборе из 150 проб составляло 50%-50%, представленных в случайном порядке. Сорок % испытаний являются совпадающими испытаниями (т.е. 58 испытаний) и 60% — несовпадающие испытания (т. 87 испытаний).

Для этого исследования мы используем три фиксированных набора испытаний, то есть по одному на каждую сессию. Порядок этих наборов в сессиях будет псевдослучайным среди участников.

Для оценки начального бимануального обучения мы используем сложную зрительно-моторную бимануальную задачу отслеживания (BTT). Участники сидят перед экраном компьютера с пронированными руками на столе. Каждый указательный палец помещается в контроллер. Контроллеры представляют собой два вращающихся диска с небольшими канавками для размещения пальцев. Двуручным вращением двух циферблатов участник может перемещать положение красного курсора на дисплее. Вращения лимба влево и вправо вызывали перемещение курсора по ординате и абсциссе.

Цель BTT — манипулировать положением курсоров, чтобы как можно точнее следовать за движущейся целевой точкой на прямой наклонной линии, представленной на дисплее. Каждое испытание БТТ начинается с появления целевой линии. В начале этой линии в центре дисплея на 2 секунды отображается красная целевая точка (т. подготовительный период). Затем звуковой GO-сигнал указывает на начало периода движения: целевая точка начинает двигаться с постоянной скоростью по линии к периферийному концу линии, за которым участник должен следить, одновременно вращая циферблаты. Продолжительность движения целевой точки от центра к периферии (т.е. период движения) составляет 5 секунд. Между испытаниями реализован временной интервал в 3 секунды.

Существует четыре различных условия задачи, которые различаются относительными частотами между стрелками (1:3 против 3:1) и относительной направленностью вращающихся циферблатов (изонаправленный [ISO] против неизонаправленного [NON-ISO] ). В частности, в условиях 1:3 указательный палец правой руки должен вращать циферблат в три раза быстрее, чем левая рука, а в условиях 3:1 эта схема обратная. В режиме ISO оба указательных пальца должны вращать диски вправо (ISO-R) или влево (ISO-L). В режиме NON-ISO оба указательных пальца должны вращать диски либо внутрь (NON-ISO-IN), либо наружу (NON-ISO-OUT).

Для ознакомления с заданием реализован тренировочный блок из 16 проб без стимуляции. Для эксперимента (т. выполнение задания во время стимуляции) имеется четыре блока по 36 проб, где каждое условие задания повторяется девять раз в каждом блоке. Мы предоставляем 1-минутные перерывы между блоками. Через пятнадцать минут после окончания четвертого блока будет добавлен ретенционный блок из 36 попыток без стимуляции. Порядок четырех условий задачи в каждом блоке будет случайным.

Чтобы свести к минимуму эффекты обучения в течение трех сеансов, мы каждый раз поворачивали систему отсчета линейной ориентации на 90 градусов.

Стимуляция будет осуществляться с помощью двух аккумуляторных стимуляторов постоянного тока (DC) PLUS (neuroConn and Eldith GmbH, Ильменау, Германия). Каждое устройство подключено к резиновому кольцу по центру и окружности, подходящему для фокальной стимуляции. Каждый монтаж состоит из небольшого круглого центрального электрода (диаметром 20 мм) и окружающего кольцевого электрода (внутренний диаметр 40 мм и внешний диаметр 60 мм). Центральные электроды расположены по системе 10-20 ЭЭГ: посередине между AF4 и F4, что соответствует стыку между BA9 и BA46 (т.е. правая дорсолатеральная префронтальная кора (DLPFC)); и P4, который соответствует правой задней теменной коре (PPC). Импеданс поддерживают ниже 10 кОм с помощью токопроводящей пасты (Ten20, Weaver and Company, CO, USA).

Синфазная стимуляция будет состоять из стимуляции 6 Гц над правым DLPFC и правым PPC, которые синхронизированы (отставание по фазе 0 градусов между обоими участками), в то время как противофазная стимуляция будет использовать десинхронизированную стимуляцию 6 Гц (отставание по фазе 180 градусов между обоими участками). Чтобы обеспечить постоянное отставание по фазе, стимуляция будет применяться в течение 1 минуты, затем останавливаться и возобновляться через 5 секунд. При имитации стимуляции вместо электрического тока будут использоваться вибрации с частотой 6 Гц, чтобы имитировать физическое ощущение пульсации.