Prefrontalna transkranialna stimulacija enosmernega toka globalno izboljša učenje, vendar ne okrepi selektivno prednosti ciljne reaktivacije spomina pri konsolidaciji spomina v budnem stanju 1. del

Povzetek:

Ciljna reaktivacija spomina (TMR) in transkranialna enosmerna stimulacija (tDCS) lahko izboljšata konsolidacijo spomina. Trenutno ni znano, ali ima TMR, okrepljen s simultanoustDCS, boljšo učinkovitost.

Z nenehnim napredkom tehnologije postajajo raziskave spomina vedno bolj poglobljene. Med temi študijami je ciljna reaktivacija spomina postala tema velikega zanimanja.

Ciljna reaktivacija spomina se nanaša na vodenje možganov, da ponovno aktivirajo določen spomin v določenem časovnem intervalu s posebnimi metodami in tako izboljšajo spomin. Načelo te metode je, da se človeški spomin postopoma krepi in konsolidira, potem ko je doživel večkratne priklice in ponovne aktivacije. S ciljno reaktivacijo spomina ga bodo možgani znova obdelali, kot da bi se znova učili informacij, in s tem okrepili spomin.

Ciljna reaktivacija spomina ima široko paleto aplikacij, vključno z izboljšanjem učenja in zdravljenjem motenj spomina. Številne študije so pokazale, da lahko učencem ciljna reaktivacija spomina učinkovito pomaga pri zapomnitvi gradiva in spodbuja njihov učni napredek. Obenem pa lahko starejšim ciljana reaktivacija spomina pomaga tudi pri zdravljenju blagih kognitivnih motenj ter izboljša njihov spomin in kakovost življenja.

Vendar je treba opozoriti, da ciljna reaktivacija spomina ni rešitev. Ne pomaga veliko pri spominih, ki so že dolgo pozabljeni, in ne more popolnoma nadomestiti običajnih metod učenja in spomina. Poleg tega je ciljna reaktivacija spomina le ena od smeri trenutnih raziskav in nadaljevati moramo z bolj poglobljenimi raziskavami, da bi bolje razumeli njeno uporabo.

Na splošno je ciljna reaktivacija spomina obetavna metoda za izboljšanje spomina, ki nam nudi izvedljivo rešitev za boljši spomin in učenje. Ko naletimo na težave pri učenju, lahko aktivno poskusimo z nekaterimi znanstvenimi metodami, da si pomagamo pri učenju in boljšem pomnjenju. Verjamem, da če se želimo truditi in se učiti, lahko postanemo pametnejši in boljši! Vidimo, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj je Cistanche deserticola tradicionalno kitajsko zdravilno sredstvo, ki ima številne edinstvene učinke, eden od njih je izboljšanje spomina. Učinkovitost Cistanche deserticola izhaja iz številnih aktivnih sestavin, ki jih vsebuje, vključno s taninsko kislino, polisaharidi, flavonoidnimi glikozidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov na različne načine.

Kliknite spoznajte 10 načinov za izboljšanje spomina

V tej študiji smo raziskali komplementarni učinek TMR in dvostranskega tDCS na utrjevanje čustveno nevtralnih in negativnih deklarativnih spominov. Udeleženci so se naučili nevtralnih in negativnih besednih parov. Vsak besedni par je bil predstavljen s čustveno združljivim zvokom.

Po učenju so udeleženci preživeli 20-minutni interval zadrževanja budni pod štirimi možnimi pogoji: (1) sam TMR (tj. ponovitev 50 % povezanih zvokov), (2) TMR v kombinaciji z anodalno stimulacijo levega DLPFC, (3) TMR v kombinaciji z anodalno stimulacijo desnega DLPFC in (4) TMR z lažnim tDCS. Rezultati so dokazali selektivno izboljšanje spomina za ponovno predvajane dražljaje v pogojih samo TMR in lažnih TMR, kar potrjuje specifičen učinek TMR na spomin.

Vendar je bil spomin izboljšan na višjih ravneh za vse naučene elemente (ne glede na TMR) v TMR-anodalnem desnem in TMR-anodalnem levem tDCS pogojih, kar kaže na to, da koristni učinki tDCS zasenčijo specifične učinke TMR. Čustveno negativni spomini niso bili modulirani s hemisferno polarnostjo tDCS.

Sklepamo, da električna stimulacija DLPFC v obdobju po učenju globalno koristi konsolidaciji spomina, vendar ne potencira posebnih koristi TMR.

Ključne besede: spomin; čustvovanje; ciljno ponovno aktiviranje spomina; transkranialna enosmerna stimulacija.

1. Uvod

Konsolidacija spomina je proces, s katerim se nove in krhke spominske sledi postopoma preoblikujejo v bolj robustne predstavitve [1]. Konsolidacija je verjetno podprta s predvajanjem nevronske aktivnosti, ki spremlja učne procese, brez povezave (tj. po dejanski praksi v fazi učenja) [2]. V podporo tej hipotezi so študije na živalih in ljudeh dokazale ponovno vzpostavitev možganske aktivnosti, povezane z učenjem, v obdobjih brez povezave po treningu, tako v budnem stanju [3–6] kot med spanjem [7–12].

Več študij je poročalo o boljši konsolidaciji deklarativnega spomina po spanju kot po budnosti, kar je večinoma povezano s sprožitvijo z učenjem povezane možganske aktivnosti med spanjem s počasnimi valovi (SWS; za preglede glej npr. [13–16]), druge pa so pokazale, da tiho po-spanje učenje budnosti lahko koristi tudi utrjevanju spomina (npr. [4–6,17–21]).

Ugotovljeno je bilo na primer, da je spomin na zgodbe boljši po 10 minutah, preživetih v budnem stanju mirovanja (tj. udeleženec ni aktivno vključen v nobeno nalogo), kot po enakovrednem obdobju, preživetem v aktivni budnosti (npr. igranje nepovezane igre) [ 18].

Do neke mere so nevronski oscilacijski mehanizmi, ki sodelujejo pri oblikovanju spomina med budnostjo, morda podobni spanju [22]. V skladu s tem so Tambini in sodelavci [20] ugotovili, da izboljšana hipokampalno-kortikalna koordinacija med budnim počitkom po učenju napoveduje delovanje spomina.

Poleg tega sta povečana počasna nihajna aktivnost (1 Hz) in zmanjšana aktivnost alfa (8–12 Hz) med tihimi obdobji mirovanja in budnosti povezana z izboljšanjem spomina za naučene zgodbe, kar nakazuje, da lahko počasna nihanja med budnostjo spodbujajo dialog med hipokampalnimi in kortikalnimi regijami [23]. , na primer med spanjem [2].

Zato lahko budnost v mirovanju po treningu izboljša zmogljivost spomina ne samo z zmanjšanjem trenutnih motenj, ampak tudi z zagotavljanjem nevralnega okolja, ki daje prednost interakcijam med subkortikalnimi območji hipokampusa in kortikalnimi regijami, ki podpirajo konsolidacijo spomina, vključno s prefrontalnimi območji [5].

Ciljna reaktivacija spomina (TMR), tj. predstavitev znakov, povezanih z učenjem, med obdobji brez povezave po učenju, lahko dodatno izboljša konsolidacijo spomina (za preglede glej npr. [16,24]). Ugotovljeno je bilo na primer, da TMR med budnostjo po treningu rešuje ciljne spomine pred pozabo [25,26], čeprav to ni bilo vedno ponovljeno (glejte npr. [27,28] za pomanjkanje učinka na učenje besedišča).

Ugotovljeno je bilo tudi, da TMR škoduje postavljanju spominov v labilno stanje in povečuje občutljivost na motnje [29], v nekaterih primerih pa je bil bolj [26] ali samo [30,31] koristen med spanjem (za ogled glej npr. [32]). Druga obetavna tehnika za spodbujanje procesov učenja in konsolidacije spomina je transkranialna stimulacija z enosmernim tokom (tDCS), ki modulira kortikalno ekscitabilnost [33–36].

Anodna ekscitatorna stimulacija levega dorzolateralnega prefrontalnega korteksa (DLPFC) med kodiranjem izboljša deklarativni spomin [37,38], medtem ko ima katodna inhibitorna stimulacija škodljiv učinek [38,39].

Podobno katodna stimulacija levega DLPFC poslabša učinkovitost prepoznavanja, medtem ko se ta ponavadi izboljša z anodno stimulacijo. Ugotovljeno je bilo tudi, da je transkranialni DCS učinkovit pri asociativnem spominu, bodisi z uporabo ene same 20-minutne anodalne seje tDCS [40,41] ali frekvence theta- moduliran oscilatorni anodaltDCS [42] nad levim posteriornim parietalnim korteksom pred učenjem.

Poleg učinkov pred učenjem je tDCS med dejanskim kodiranjem koristen tudi za spomin. Na primer, pokazalo se je, da anodni tDCS nad levim prefrontalnim korteksom med učenjem izboljša epizodni spomin pri starejših odraslih [43]. Podobno so Leach et al. [44] so dokazali korist anodalne stimulacije levega dorzolateralnega prefrontalnega korteksa (DLPFC) z uporabo naloge asociativnega spomina imena obraza, vendar samo pri mladih odraslih.

Poleg tega lahko tDCS koristi tudi konsolidacijskim mehanizmom brez povezave. Dejansko, čeprav 20 minut anodne stimulacije nad temporoparietalno skorjo ni spremenilo stopnje učenja lokacij predmetov pri starejših udeležencih, je izboljšalo zmogljivost zakasnjenega prostega priklica, kot je bilo izmerjeno en teden pozneje [45].

Podobno se je izkazalo, da anodalna stimulacija nad premotorično skorjo med spanjem s hitrimi gibi oči [46] ali med budnostjo po učenju [47] koristi konsolidaciji motoričnega zaporedja. Poleg tega je tDCS prek levega DLPFC po kodiranju koristen za verbalni epizodni spomin pri starejših odraslih [43].

Te študije skupaj kažejo, da lahko tDCS izboljša nastanek in konsolidacijo epizodnega spomina. Upoštevati je treba, da nedavna meta-analiza kaže, da so učinki tDCS na epizodni spomin moderirani s parametri stimulacije; natančneje trajanje stimulacije in izbira spominske naloge zmerni anodni DCS učinki [48].

Čustvenih in vznemirljivih spominov si običajno bolje zapomnimo kot spomine brez afektivne obremenitve (za pregled glej [49]). Predlagana je bila potencialna hemisferična lateralizacija pri obdelavi čustev. Po hipotezi o desni hemisferi bi bila desna hemisfera vključena v splošno obdelavo čustev [50].

V nasprotju s tem hipoteza, specifična za valenco, predpostavlja, da je leva hemisfera dominantna za pozitivna čustva, desna hemisfera pa za negativna [51, 52]. Kolikor nam je znano, trenutno ni znano, ali je TMR okrepljen s sočasnim tDCS med brez povezave. obdobje budnosti ima vrhunsko učinkovitost pri utrjevanju verbalnih deklarativnih spominov.

V tej študiji smo to hipotezo preizkusili z uporabo TMR samega ali v kombinaciji s tDCS nad dorzolateralno prefrontalno skorjo (DLPFC) po učenju parov besed. Poleg tega smo raziskali učinek tDCS lateralizacije na konsolidacijo čustveno nevtralnih in negativnih besednih parov, pri čemer smo upoštevali potencialno hemisferično lateralizacijo pri obdelavi čustev [51, 53].

Na podlagi desne hemisfere in hipotez, specifičnih za valenco, smo pričakovali, da bo kombinacija ekscitatorne anodne stimulacije nad desnim DLPFC in inhibitorne katodne stimulacije nad levim DLPFC bolj koristila konsolidaciji negativnih spominov kot tDCS z obrnjeno polarnostjo (leva anodna/desna katodna). V tej študiji so se zdravi mladi udeleženci naučili seznama parov nevtralnih in negativnih besed.

Vsak besedni par je bil povezan s čustveno združljivim zvokom pri učenju. Udeleženci so nato preživeli 20 minut budni v tihem okolju v enem od štirih možnih pogojev stimulacije, tj. samo TMR (polovica zvokov, povezanih s pari besed, ki si jih je treba zapomniti, se ponovijo med 20-minutnim intervalom konsolidacije), TMR-anodalleft tDCS (TMR plus anodal stimulacija na levem DLPFC in katodna stimulacija na desnem DLPFC), TMR-anodalna desna tDCS (identična z obrnjeno polarnostjo) ali TMR-lažna tDCS (TMR plus tDCS za 15 s samo na začetku 20-minutnega obdobja).

Predvidevali smo boljšo zmogljivost pomnilnika za nastavljene besedne pare kot za nenastavljene besedne pare in da bi ta učinek okrepil tDCS. Poleg tega smo pričakovali specifično modulacijo negativnih spominov v TMR-anodnem desnem tDCS stanju.

2. Materiali in metode

2.1. Udeleženci

Dvainsedemdeset zdravih udeležencev je dalo pisno informirano soglasje za sodelovanje v tej študiji, ki jo je odobril fakultetni odbor za etiko na Université Libre de Bruxelles (ULB). Trije so bili izključeni, ker niso sodelovali v celotnem poskusu.

Devetinšestdeset preostalih udeležencev je bilo govorcev francoščine, desničarjev in brez zdravil, za katera je znano, da vplivajo na kakovost spanja in/ali razpoloženje. Poročali so, da ne trpijo ali so imeli nevrološke ali psihiatrične motnje.

Udeleženci so bili naključno dodeljeni enemu od štirih možnih pogojev (glejte spodnja pojasnila): samo TMR (n=16; moški 43,8 %), TMR-anodalna leva tDCS (n=16; moški 37,5 %), TMR-anodalna desno tDCS stanje (n=17; moški 35,3 %) ali TMR-sham tDCS stanje (n=20; moški 45 %).

Ana priori analiza moči (G*Power 3, [54]) je pokazala, da je za povprečno velikost srednjega učinka nastavitev=0.50 (na podlagi prijavljenih majhnih do zmernih učinkov TMR, npr. [16]) , je potrebnih vsaj 16 preiskovancev na skupino (pogoj) v kontekstu mešane zasnove ANOVA s štirimi ponovljenimi meritvami ((nastavljeno vs. nenastavljeno) × (nevtralno vs. negativno) besede) in štirimi različnimi stanji med preiskovanci (samo TMR , TMR-anodno levo tDCS, TMR-anodno desno tDCS, TMR-lažno tDCS), ob upoštevanju moči 0,95.

Pregled pred študijo je pokazal rezultate aleksitimije pod mejnim rezultatom (srednja vrednost ± standardna deviacija 41,08 ± 9,2, mejni rezultat 61; Alexithymia Toronto Scale, [55]) in znanje besedišča znotraj normativnih vrednosti (razpon rezultatov 25–40/44 ; Mill-Hill Vocabulary Scale, [56]).

Starost (povprečje na skupino v razponu 22,4–23,3 leta; p=0.82), alexithymiascores (povprečje na skupino v razponu 37.7–43.6; p=0.24) in znanje besedišča (povprečje na skupino v razponu 31– 32.5; p=0.68) ni razlikoval med pogoji.

For more information:1950477648nn@gmail.com