Utvärdering av neuroberäkningsmekanismerna för att fatta beslut om utforskande och utnyttjande hos äldre vuxna

Deltagarna kommer att delta i fem experimentella sessioner. Dessa kommer att involvera neuropsykologiska tester, ett beslutsfattande batteri, funktionell och strukturell MRI och två sessioner med transkraniell magnetisk stimulering som appliceras på antingen ett mål- eller kontrollområde. Den kliniska prövningskomponenten berör endast de två sista sessionerna där försökspersonerna kommer att slumpmässigt fördelas till olika grupper för att få olika TMS-interventioner. För fullständighetens skull beskrivs alla sessioner nedan:

240 deltagare (110 yngre, 130 äldre, 50 % kvinnor) kommer att rekryteras från den lokala Tucson-befolkningen. Neuropsykologiska tester i den första sessionen kommer att användas för att utesluta deltagare som uppvisar symtom på mild kognitiv funktionsnedsättning eller tidigt stadium av Alzheimers.

Beslutsfattande batteri: Alla deltagare kommer att utföra Horizon Task (Wilson et al. 2014) för att mäta utforska-exploateringsbeteende utöver ett Decision Making-batteri för att mäta risktagande, tvetydighet attityd, tidsmässig diskontering och beteendevariabilitet.

Neuroimaging: 92 yngre och 92 äldre vuxna kommer tillbaka för att delta i MRT-experimentet. Alla deltagare kommer att screenas under telefonintervjun och beteendesessionen för att utesluta kontraindikationer för MRT och TMS och screenas en gång till i början av MRT-sessionen. MRT-experiment kommer att äga rum i 3T Skyra-skannern vid neuroavbildningsanläggningen vid Banner University Medical Center. Alla neuroimaging-experiment kommer att köras enligt standardsäkerhetsriktlinjer (Rossi et al. 2009) och deltagarna kommer att screenas och ge informerat samtycke innan proceduren påbörjas.

Varje skanningssession kommer att pågå i cirka 90 minuter och kommer att innehålla en kort lokaliseringsskanning (cirka 1 minut), en T1-vägd strukturell skanning (6 minuter), diffusionstensoravbildning för att bedöma strukturell anslutning (DTI, 10 minuter), FLAIR för att kvantifiera vitt materiahyperintensiteter (2 minuter), en fältkarta för att korrigera för magnetfältsinhomogeniteter, särskilt i frontalpolen (2 minuter), fMRI i vilotillstånd för att mäta funktionell anslutning (8 minuter) och händelsebaserad fMRI med hjälp av uppgiften som beskrivs nedan ( 50-60 minuter). Alla funktionella skanningar kommer att erhållas med parametrar som är optimerade för att förhindra signalbortfall i frontalpolen och andra frontala regioner (Deichmann et al. 2003).

Sessioner 4 och 5 (TMS): TMS-sessionerna passar definitionen av en klinisk prövning eftersom försökspersoner kommer att prospektivt tilldelas olika grupper som kommer att få olika interventioner i olika ordningsföljder. Deltagare i varje åldersgrupp kommer att tilldelas pseudo-slumpmässigt till grupper beroende på om målregionen för TMS är frontalpolen av IFG. Det kommer alltså att finnas fyra distinkta grupper av ämnen: äldre frontal pole, yngre frontal pole, äldre IFG, yngre IFG, med 42 deltagare (21 män, 21 kvinnor) i varje grupp. Varje deltagare kommer att delta i två TMS-sessioner, en mål- och en kontrollsession. Ordningen på sessionerna kommer att motverkas mellan ämnena.

TMS-sessioner kommer att äga rum i den nya TMS-anläggningen vid Banner University Medical Center. All TMS kommer att levereras i linje med etablerade säkerhetsriktlinjer (Rossi et al, 2009) under överinseende av co-I Chou som är chef för TMS-anläggningen och har lång erfarenhet av TMS hos unga, gamla och kognitivt nedsatta försökspersoner. När de följs på rätt sätt säkerställer dessa riktlinjer att TMS är en mycket säker procedur med endast en handfull biverkningar som inträffat under cirka 20 års forskning.

Efter att samtycke och screening har slutförts, kommer varje TMS-session att börja med mätning av den aktionsmotoriska tröskeln (AMT). AMT definieras som den lägsta stimulansintensiteten som ger en liminal motorframkallad potential (cirka 200 μV i 50 % av 10 försök) under isometrisk sammandragning av den testade muskeln. Efter att AMT har mätts kommer deltagarna att få cTBS (50Hz stimulering vid 80 % AMT i 40 sekunder; Huang et al 2005). Stimulering kommer att appliceras på antingen målområdet (frontal pol eller IFG) eller kontrollområdet (vertex) med ordningsföljden på sessionerna motbalanserad mellan deltagarna. Korrekt inriktning av varje region kommer att uppnås med hjälp av ett ramlöst neuronavigationssystem (Localite TMS Navigator) med en Polaris Spectra infraröd kamera (Northern Digital, Waterloo, Ontario, Kanada). Detta system gör att stimulering kan centreras på specifika koordinater i Montreal Neurological Institute (MNI) utrymme. Koordinater [x,y,z] = [35,50,15] kommer att användas för frontal pol (baserat tidigare fMRI-arbete och vår ursprungliga TMS-studie, Daw et al., 2006; Zajkowski et al. 2017) och [x, y,z] = [56,16,22] för höger IFG baserat på platsen för våra aktiveringar i den unga pilotgruppen. Vertexkontrollstället definieras som Cz-positionen för ett 10-20 EEG-system. Efter att ha fått TMS kommer deltagarna att stirra på en vit vägg i 1 minut innan de utför Horisontuppgiften i 45 minuter.