Motorisch leren bij ouderen verbeteren door non-invasieve hersenstimulatie

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is een techniek waarmee de
excitabiliteit van de cortex vergroot kan worden. De techniek is al in veel
studies, met jongeren en ouderen, gebruikt om cognitieve prestaties te
verbeteren. Gezien de verouderende maatschappij is het verbeteren van cognitie
bij ouderen een veelbelovende richting van onderzoek. Helaas zijn de resultaten
die tot nu toe gevonden zijn niet altijd consistent, en tevens is het
onduidelijk waarom bepaalde interventies niet hetzelfde effect hebben bij
ouderen als bij jongeren. Deze ontwikkelingen hebben ervoor gezorgd dat er
vraag is naar een meer systematische onderzoeksaanpak dan tot nu toe het geval
was. Daarom richten wij ons in deze studie op het repliceren van een belangrijk
eerder gevonden resultaat, namelijk dat tDCS het leren van motor sequenties in
ouderen kan verbeteren. Om de eerder gevonden verschillen tussen ouderen en
jongeren beter te begrijpen breiden we het eerder gebruikte onderzoeksdesign
uit met een extra conditie welke ons in staat zal stellen onderscheid te maken
tussen tDCS-effecten op taak- en sequentie-specifiek leren.

We richten ons op de acquisitie van complexe motorische vaardigheden, en
specifiek op een eerdere studie die aantoonde dat tDCS het aanleren van motor
sequenties in ouderen kan verbeteren (Zimerman et al, 2013). In deze studie
werd een faciliterend effect van anodal M1 (primaire motor cortex, hand gebied)
tDCS gevonden op het leren van motorische sequenties in ouderen, dit effect
hield stand tot en met de retentie tests. Verassend genoeg vonden Zimerman et
al. (2013) geen effect van tDCS op het leren in jongeren en was het leren
geheel afwezig in de controle conditie bij de ouderen. Het is belangrijk om de
studie van Zimerman et al. (2013) te repliceren zodat we: 1) het hoofd-effect
van verbeterd leren bij ouderen door tDCS kunnen bevestigen; 2) de onverwachte
vondsten betreffende de afwezigheid van een effect in jongeren en de
afwezigheid van leren in de controle conditie bij ouderen kunnen bevestigen; en
3) deze vondsten kunnen uitbreiden met nieuwe hypotheses. We breiden het eerder
gebruikte onderzoeksdesign uit met een extra conditie welke ons in staat zal
stellen onderscheid te maken tussen tDCS-effecten op taak- en
sequentie-specifiek leren. Omdat ouderen vaak minder manueel vaardig zijn dan
jongeren verwachten we dat tDCS bij ouderen een groter effect zal hebben op
taak-specifiek leren wanneer vergeleken met jongeren.

De studie volgt een twee (Leeftijds Groep: jongeren vs ouderen) bij twee (tDCS
Conditie: atDCS vs sham controle, binnen-proefpersonen) design. De tDCS
condities worden gescheiden door ten minste 10 dagen, proefpersonen en
proefleiders zullen blind zijn voor de gebruikte tDCS conditie.

Proefpersonen zullen behandeld worden met een Neuroelectrics Startsim tCS, een klasse IIa apparaat volgens de classificatie in de Council Directive 93/42/CEE voor medische apparaten. tDCS is een veelgebruikte techniek en zal aangeboden worden via rubberen electrodes die gevat worden in een sponsje, doordrenkt met zoutoplossing, van 25 cm2. In beide stimulatie condities zal de anode electrode boven het 'hand-gebied' van de primaire motor cortex geplaatst worden (C3 volgens het 10-20 EEG systeem); de cathode electrode zal op de rechter supra-orbitale regio (net boven de wenkbrauw) geplaatst worden. De impedantie wordt tijdens het opzetten en uitvoeren van het experiment gecontroleerd om er zeker van te zijn dat de sponzen goed contact hebben met de huid. De stimulatie wordt gestart op het moment dat de oefen-fase aanvangt. In beide stimulatie condities wordt de stroom gedurende 8 seconden opgevoerd tot 1 mA (0.04 mA / cm2). In de sham controle conditie wordt de stroom 30 seconden geleverd en daarna weer afgebouwd. In de anodal tDCS stimulatie conditie wordt de stroom 20 minuten geleverd en daarna weer afgebouwd.

De blasting en risico's die verbonden zijn aan de gedragsmatige aspecten van de
studie (het bezoeken van het lab, het invullen van vragenlijsten en het
uitvoeren van de computertaak) zijn laag. De gebruikte tDCS interventie wordt
over het algemeen goed getolereerd en is in sommige gevallen geassocieerd met
mogelijke ongewenste effecten zoals hoofdpijn, matige vermoeidheid,
misselijkheid, een jeukend en tintelend gevoel onder de electrodes. Voor tDCS
studies bestaan standaard protocollen en een recent review van een grote
hoeveelheid literatuur, welke ook klinische studies omvat, concludeert dat
"tDCS een veilige techniek is wanneer gebruikt voor 1 tot 2 sessies met gezonde
vrijwilligers (Brunoni et al., 2011). Proefpersonen hebben zelf geen direct
voordel van deelname, het belangrijkste voordeel is meer kennis en begrip van
de mogelijkheden om motorisch leren in verschillende leeftijdsgroepen te
verbeteren. In het licht van de huidige verouderende populatie is het
verbeteren van cognitieve prestaties een relevante en veelbelovende richting
van onderzoek. Een voorbeeld van specifieke toepassing van kennis over de
effecten van tDCS op motorisch leren is het versnellen van het her-leren van
motorische vaardigheden na een beroerte.