Optimera tDCS för att förbättra gång och balans med dubbla uppgifter (OptiStim)

Att stå och gå utförs nästan alltid i samklang med andra kognitiva uppgifter som att prata, läsa eller fatta beslut. Förmågan att utföra denna viktiga typ av "dual tasking" är avgörande för dagliga aktiviteter och beroende på ens förmåga att effektivt aktivera lämpliga hjärnnätverk som inkluderar den vänstra dorsolaterala prefrontala cortex (dlPFC). Transkraniell likströmsstimulering (tDCS) är en säker, icke-invasiv teknologi som selektivt kan modulera hjärnans excitabilitet (d.v.s. sannolikheten för aktivering) genom att leda lågnivåströmmar mellan elektroder placerade på hårbotten. Utredarna har visat genom en serie studier att en enda 20-minuters exponering av tDCS riktad mot den vänstra dlPFC-administrerad via två stora svampelektroder reducerar kostnaderna för dubbla uppgifter till mätvärden för stående postural kontroll och gång, när den testas omedelbart efter stimulering. Fortfarande har utredarna och andra också observerat relativt hög variation mellan individer i effekterna av denna "traditionella" bipolära form av tDCS. Forskarna hävdar att denna variation i effektivitet delvis beror på relativt diffust och ospecifikt strömflöde vid användning av stora svampelektroder, i kombination med individuell variation i huvud- och hjärnans anatomi som signifikant förändrar strömflödet och det genererade elektriska fältet i målhjärnregionen. I detta projekt kommer utredarna att tillämpa de senaste framstegen inom tDCS-modellering och -administration för att 1) ​​modellera de elektriska fält som genereras av traditionell tDCS hos äldre vuxna med hjälp av deras individuella strukturella hjärn-MRI, och 2) utveckla personlig tDCS-levererad via en uppsättning av åtta små gelelektroder genom att använda optimeringsalgoritmer för att bestämma elektrodplacering och strömparametrar som behövs för att generera önskat elektriskt fält med hjärnregionen av intresse.

Det specifika målet är att undersöka de omedelbara efterverkningarna av personlig tDCS, traditionell tDCS och skenstimulering på stående och gå med dubbla uppgifter hos äldre vuxna. Studiepopulationen kommer att vara äldre män och kvinnor utan uppenbar sjukdom eller sjukdom, men med dålig baslinjeprestanda för dubbeluppgift definierad som en dubbel uppgiftskostnad (d.v.s. minskning) till gånghastighet på minst 20 % inducerad genom att samtidigt utföra en seriell subtraktionsuppgift när gående.

Utredarna antar att mellan deltagarna kommer effekten av traditionell tDCS på stående och gångprestanda med dubbla uppgifter att korrelera med en specifik komponent av det elektriska fältet som genereras över det vänstra dlPFC-målet. Utredarna antar också att personlig tDCS kommer att inducera A) större effekter på stående och gå prestanda med dubbla uppgifter jämfört med traditionell tDCS och skenstimulering, och B) dessa effekter kommer att vara mer konsekventa mellan individer jämfört med traditionell tDCS. Detta projekt kommer att ge viktiga insikter i tDCS "dosering" som kommer att göra det möjligt för utredarna och många andra forskare att bättre förstå, kontrollera och optimera denna form av icke-invasiv hjärnstimulering till individuella huvud- och hjärnans anatomi. Det förväntas också visa att personlig tDCS, jämfört med det traditionella tillvägagångssättet, avsevärt förbättrar storleken och konsistensen av de observerade fördelarna med att stå och gå med dubbla uppgifter hos utsatta äldre vuxna.