Orsak-verkan relationer mellan hjärnnätverk och bimanuell koordination hos äldre vuxna

En enkelblind, pseudo-randomiserad, skenkontrollerad design inom ämnet kommer att användas. Studien består av tre experimentpass. I varje session tillämpades en av tre stimuleringsbetingelser: (1) stimulering i fas; (2) antifasstimulering; (3) skenstimulering. Ordningen för de tre stimuleringsvillkoren över sessioner kommer att pseudorandomiseras mellan deltagarna. Inom varje session appliceras stimulering under utförandet av två uppgifter: en 2-back-uppgift för att bedöma rent spatialt arbetsminne (sWM) och en komplex bimanuell spårningsuppgift (BTT) för att bedöma bimanuell färdighetsförvärv. För att minimera inlärnings- och överföringseffekter över sessioner används en tvättperiod på 6 veckor mellan sessionerna och tre olika varianter av BTT-uppgiften (en för varje session). Ordningen på dessa varianter pseudo-randomiserades också mellan deltagarna.

För att bedöma sWM utför deltagarna en anpassad version av det 2-backs visuospatiala match-to-sample-testet som används i Alekseichuk et al., 2016. Deltagarna sitter på en stol med högerhanden vilande på en svarslåda. En datorskärm placeras framför deltagaren. På skärmen ritas ett blått 3x3-rutnät på en svart bakgrund. Varje försök består av tre händelser: en stimulans, en sond och en svarsperiod. Under stimulansen dyker två eller tre vita prickar upp någonstans i rutnätet i 2150ms. Efter ett tidsintervall på 50 ms följs detta av sondens utseende, bestående av en liten blå prick, som varar i 300 ms. Under svarsperioden (2000 ms varaktighet) uppmanas deltagaren att antingen trycka eller inte trycka på svarsknappen, vilket indikerar om platsen för sonden matchar platsen för stimulansen i det föregående försöket eller inte (d.v.s. 2-backs tillstånd ).

I bekantskapssyfte instrueras deltagarna först vad målet med uppgiften är. Därefter tränade de en serie på tio eller tjugo försök utan stimulering.

För experimentet (dvs. uppgiftsutförande under stimulering) är en komplett uppsättning försök organiserad i fem block, bestående av 30 försök (dvs. 150 försök per uppsättning). De fem blocken är åtskilda av 1 minuts pauser. Fördelningen av 2-punkts- eller 3-punkts-stimulusförhållanden i uppsättningen med 150 försök var 50 %-50 %, presenterat i slumpmässig ordning. Fyrtio % av försöken är matchade försök (dvs. 58 försök) och 60 % är icke-matchade försök (dvs. 87 försök).

För denna studie använder vi tre fasta uppsättningar av försök, d.v.s. en för varje session. Ordningen på dessa set över sessioner kommer att pseudoslumpas mellan deltagarna.

För att bedöma initial bimanuell inlärning använder vi en komplex visuomotorisk bimanuell spårningsuppgift (BTT). Deltagarna sitter framför en datorskärm med armarna pronerade på bordet. Varje pekfinger placeras i en kontroller. Regulatorerna är två roterbara rattar med små spår för fingerplacering. Genom att vrida de två rattarna bimanuellt kan deltagaren flytta positionen för en röd markör på displayen. Vänster och höger rattrotationer inducerade markörrörelse längs ordinatan och abskissan.

Målet med BTT är att manipulera markörernas position för att följa en rörlig målprick på en rak lutande linje, presenterad på displayen, så exakt som möjligt. Varje BTT-försök börjar med att mållinjen visas. I början av denna linje, i mitten av displayen, visas en röd målprick i 2 sekunder (dvs. förberedelseperiod). Sedan indikerar en auditiv GO-signal början av rörelseperioden: målpunkten börjar röra sig med konstant hastighet längs linjen mot den perifera änden av linjen, som deltagaren måste följa genom att vrida rattarna samtidigt. Varaktigheten av målpunktens rörelse från centrum till periferin (dvs. rörelseperioden) är 5 sekunder. Mellan försöken implementeras ett tidsintervall på 3 sekunder.

Det finns fyra olika uppgiftsförhållanden som skiljer sig åt i relativa mellanhandsfrekvenser (1:3 vs. 3:1) och relativ riktning hos de roterande rattarna (iso-riktad [ISO] vs. icke-iso-riktad [NON-ISO] ). Närmare bestämt, i 1:3-tillståndet måste höger pekfinger rotera ratten tre gånger snabbare än vänster hand, medan i 3:1-tillståndet är detta mönster omvänt. För ISO-läget måste båda pekfingrarna rotera rattarna antingen åt höger (ISO-R) eller vänster (ISO-L). För ICKE-ISO-läget måste båda pekfingrarna rotera rattarna antingen inåt (NON-ISO-IN) eller utåt (NON-ISO-OUT).

För att bli bekant med uppgiften implementeras ett övningsblock med 16 försök utan stimulering. För experimentet (dvs. uppgiftsutförande under stimulering), finns det fyra block med 36 försök, där varje uppgiftstillstånd upprepas nio gånger i varje block. Vi ger 1 minuts pauser mellan blocken. Femton minuter efter slutet av det fjärde blocket kommer ett retentionsblock med 36 försök utan stimulering att läggas till. Ordningen på de fyra uppgiftsvillkoren inom varje block kommer att slumpas.

För att minimera inlärningseffekterna under de tre sessionerna roterade vi referensramen för linjeorientering varje gång med 90 grader.

Stimulering kommer att levereras av två batteridrivna likströmsstimulator PLUS-enheter (neuroConn och Eldith GmbH, Ilmenau, Tyskland). Varje enhet är ansluten till ett center-surround gummiringmontage, lämpat för fokal stimulering. Varje montage består av en liten cirkulär mittelektrod (diameter 20 mm) och en omgivande ringelektrod (innerdiameter 40 mm och ytterdiameter 60 mm). Mittelektroderna är placerade enligt 10-20 EEG-systemet: i mitten mellan AF4 och F4, vilket motsvarar korsningen mellan BA9 och BA46 (dvs. höger dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC)); och P4, som motsvarar den högra bakre parietala cortex (PPC). Impedansen hålls under 10 kOhm med en ledande pasta (Ten20, Weaver and Company, CO, USA).

Fasstimulering kommer att bestå av 6Hz-stimulering över höger DLPFC och rätt PPC som är synkroniserad (0 graders fasförskjutning mellan båda platserna), medan antifasstimulering kommer att använda desynkroniserad 6Hz-stimulering (180 graders fasförskjutning mellan båda platserna). För att säkerställa en konsekvent fasfördröjning kommer stimulering att tillämpas i 1 min, sedan stoppas och startas om efter 5 s. Den falska stimuleringen kommer att använda vibrationer vid 6Hz istället för elektrisk ström för att efterlikna den fysiska bultande känslan.