Spodbujanje spomina: Pregled posegov z uporabo ponavljajoče se transkranialne magnetne stimulacije za izboljšanje ali obnovitev sposobnosti spomina 1. del

Povzetek: Človeški spominski sistemi so nepopolne snemalne naprave, na katere vplivata starost in bolezen, vendar nedavne ugotovitve kažejo, da je mogoče funkcionalnost teh sistemov spremeniti z posegi z uporabo neinvazivne možganske stimulacije, kot je ponavljajoča se transkranialna magnetna stimulacija (rTMS).

Z nenehnim razvojem sodobne medicinske tehnologije je kranialna magnetna stimulacija postala priljubljena metoda zdravljenja, predvsem pri izboljšanju spomina bolnikov. Kranialna magnetna stimulacija je neinvazivna terapija, ki stimulira aktivnost možganskih nevronov z uporabo šibkega toka pod možgansko skorjo in s tem izboljša povezavo in komunikacijo med nevroni. Ta metoda zdravljenja ni le učinkovita, temveč tudi brez stranskih učinkov in bolečin, zato jo pozdravlja vse več ljudi.

Nekatere novejše študije so pokazale, da je kranialna magnetna stimulacija zelo učinkovita pri izboljšanju spomina. Medicinski strokovnjaki so ugotovili, da je zdravljenje s kranialno magnetno stimulacijo znatno izboljšalo spomin eksperimentalnih oseb. Ta metoda zdravljenja je še posebej učinkovita pri bolnikih z amnezijo, Alzheimerjevo boleznijo in drugimi boleznimi, pomaga pa lahko tudi tistim, ki so preobremenjeni in preobremenjeni z delom, pri lajšanju duševne utrujenosti in čustvene stiske s krepitvijo delovanja možganskih nevronov.

Poleg izboljšanja spomina se lahko kranialna magnetna stimulacija uporablja tudi za zdravljenje drugih nevroloških bolezni, kot so depresija, anksioznost, Alzheimerjeva bolezen itd. magnetno stimulacijo kot metodo zdravljenja in dosegli dobre rezultate.

Na splošno ima kranialna magnetna stimulacija kot nova metoda zdravljenja zelo pomembno vlogo pri izboljšanju spomina in zdravljenju nevroloških bolezni. O tej metodi zdravljenja bi se morali aktivno učiti, da bi bolje izkoristili njeno učinkovitost. Obenem pa upoštevajmo tudi nasvete zdravnikov in zdravljenje z magnetno stimulacijo lobanje opravimo v strokovnih zdravstvenih ustanovah, v upanju, da bomo tako sebi in bližnjim prinesli boljše zdravstvene učinke. Vidi se, da moramo izboljšati svoj spomin. Cistanche lahko bistveno izboljša spomin, saj je cistanche tradicionalna kitajska medicina s številnimi edinstvenimi učinki, med katerimi je tudi izboljšanje spomina. Učinkovitost Cistanche izhaja iz različnih aktivnih sestavin, ki jih vsebuje, vključno s taninsko kislino, polisaharidi, flavonoidnimi glikozidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov na različne načine.

Kliknite Spoznaj kratkoročni spomin, kako izboljšati

Prevajalski potencial teh posegov rTMS je jasen: težave s spominom so najpogostejša kognitivna težava, povezana z zdravim staranjem, medtem ko so patološka stanja, kot je Alzheimerjeva bolezen, pogosto povezana s hudimi pomanjkljivostmi spomina.

Terapije za izboljšanje spomina ali zdravljenje izgube spomina bi lahko povečale neodvisnost in hkrati zmanjšale stroške za javne zdravstvene sisteme. Kljub tej obljubi več pomembnih dejavnikov omejuje posplošljivost in translacijski potencial intervencij rTMS za spomin. Heterogenost zasnove protokola, parametrov rTMS in meritev izida predstavlja velik izziv za razlago in ponovljivost.

Vendar pa lahko nedavni napredek v kognitivni nevroznanosti, vključno s pristopi rTMS in nedavnimi vpogledi v funkcionalna možganska omrežja, ponudi metodološka orodja, potrebna za načrtovanje novih intervencijskih študij z večjo eksperimentalno strogostjo, izboljšano ponovljivostjo in večjo verjetnostjo uspešnega prenosa v klinične nastavitve.

V tem pregledu najprej razpravljamo o trenutnem stanju literature o modulaciji spomina z rTMS, nato podamo komentar o razvoju kognitivne nevroznanosti, ki je pomemben za intervencije rTMS, in na koncu ponudimo več priporočil za načrtovanje prihodnjih raziskav z uporabo rTMS za modulacijo človeka. zmogljivost pomnilnika.

Ključne besede: TMS; rTMS; spomin; hipokampus; možganske mreže; neinvazivna možganska stimulacija;blage kognitivne motnje; Alzheimerjeva bolezen.

1. Uvod

Človeški spominski sistemi veljajo za nepopolne snemalne naprave, starost in bolezen pa negativno vplivata na delovanje teh sistemov.

Izguba spomina je najpogostejša kognitivna težava pri starejših odraslih, medtem ko klinično pomembne pomanjkljivosti spomina pretiravajo s starostjo povezanimi trendi in jih je pogosto mogoče pripisati nevrodegenerativnim boleznim. Najpogostejša oblika patološkega upada spomina je demenca zaradi Alzheimerjeve bolezni (AD) [1]. Na žalost trenutni farmakološki posegi za motnje spomina, povezane z AD, kot so zaviralci holinesteraze, ponujajo omejene koristi za izgubo spomina [2,3]; to velja tudi za druge posege za AD, kot so spremembe življenjskega sloga [4–6].

Pomanjkanje učinkovitega zdravljenja izgube spomina, povezane z AD ali ne, pušča veliko potrebo neizpolnjeno: izguba spomina ima negativne posledice za neodvisnost, avtonomijo in identiteto. Učinkovito zdravljenje izgube spomina bi lahko ohranilo te sposobnosti [7–9].

Na srečo nedavne ugotovitve kažejo, da lahko ciljana neinvazivna možganska stimulacija (NBS) ponudi pomembne priložnosti za zdravljenje [10]. Natančneje, poročali so, da transkranialna magnetna stimulacija (TMS), oblika NBS, izboljša spomin pri zdravih mlajših odraslih, zdravih starejših odraslih in posameznikih z AD [11–14].

TMS je zato lahko obetaven kot potencialno simptomatsko zdravljenje izgube spomina. Kljub temu pregled trenutne literature razkriva precejšnje razlike v metodah, merilih rezultatov in populacijah. V skladu z metodološko variabilnostjo so bile ugotovitve intervencij, ki so uporabljale ponavljajoči se TMS (rTMS) za izboljšanje spomina, nedosledne.

Za obravnavo tega skuša naš pregled povzeti rezultate nedavnih študij rTMS pri bolnikih na ADkontinuumu, razpravljati o možnih virih heterogenosti in podati predloge o tem, kako bi lahko to področje izboljšalo strogost in ponovljivost v prihodnjem delu.

2. Pregled predhodnega dela

2.1. Organizacija revije

Izvedli smo narativni pregled na podlagi iskanj po pogosto uporabljenih zbirkah podatkov, ki indeksirajo znanstvena dela (PubMed, Google Scholar). Po primarni identifikaciji literature so bila izvedena iskanja citatov naprej in nazaj za študije v tem prvotno identificiranem telesu.

Opazili smo, da so se raziskave, ki preizkušajo TMS kot orodje za izboljšanje spomina ali zdravljenje izgube spomina, zelo razlikovale v svojih pristopih. Ob priznavanju te heterogenosti smo identificirali dve ključni neodvisni spremenljivki, ki sta bili uporabljeni za organizacijo našega pregleda: najprej mesto stimulacije in nato ciljna populacija.

Kot pri neodvisnih spremenljivkah smo opazili, da bi lahko merila izida podobno razdelili na spremembe kognitivnih sposobnosti (spomin, izvršilne funkcije itd.) in spremembe možganskih spremenljivk (struktura in/ali funkcija).

Za povzetek študij rTMS, organiziranih in označenih v skladu s temi lastnostmi, glejte tabelo 1. Kar zadeva mesta stimulacije, so preiskovalci najpogosteje izbrali tarče rTMS znotraj frontalnih ali parietalnih povezovalnih območij. Pomembno je, da se te regije nahajajo tik pod lobanjo in tako znotraj omejenega obsega tipičnih sistemov TMS (~2–3 cm pod lasiščem) [15].

Znotraj čelnega režnja možganov so bile študije pogosto usmerjene v dorzolateralni prefrontalni korteks (dlPFC). To priljubljenost dlPFC kot tarče stimulacije je mogoče pripisati njegovim znanim prispevkom k številnim kognitivnim procesom, vključno z delovnim spominom [16–19]. dlPFC je seveda tudi običajna tarča rTMS za klinično zdravljenje psihiatričnih motenj, kot je velika depresija [20].

V širšem smislu je dlPFC na splošno priznan kot možganska regija, ki je izvedljiva in varna za rTMS [21]. Manj pogosta alternativa za rTMS je bil parietalni reženj, v njem pa so študije rTMS najpogosteje ciljale na posterolateralni parietalni korteks ali angularni girus. (AG) [13,22].

V študijah rTMS in spomina je bil AG pogosto tarča zaradi svoje povezljivosti, tako strukturne kot funkcionalne, z regijami medialnega temporalnega režnja, ki podpirajo procese deklarativnega/relacijskega spomina.

Poleg tega se domneva, da je AG del obsežnega intrinzičnega možganskega omrežja, omrežja privzetega načina (DMN), ki je bilo vpleteno v normalno delovanje spomina [23–27]. Poleg tega AD [25, 28, 29] še posebej vpliva na DMN, zaradi česar je modulacija DMN z rTMS potencialno zanimiva terapija. Za informacije o mehanizmih TMS glejte okvir 1.

V zvezi s ciljnimi populacijami, medtem ko so bile številne študije o učinkih rTMS na spomin osredotočene na zdrave mlajše in zdrave starejše posameznike, obstaja vse več študij, ki preučujejo potencial rTMS za zdravljenje izgube spomina v kliničnih populacijah (npr. [30–32]).

Študije z uporabo rTMS so vključile tudi posameznike s kliničnimi stanji, ki so pogosto pred AD, vključno z (amnestičnimi ali neamnestičnimi) blagimi kognitivnimi motnjami (aMCI/MCI) [33–35].

V našem pregledu objavljenega dela posegi rTMS za spomin, ki najpogosteje vključujejo stimulacijo čelnega režnja, ciljajo na zdrave posameznike, zato začnemo s povzemanjem ugotovitev teh študij.

2.2. rTMS mest čelnega režnja

2.2.1. rTMS dlPFC: zdravi mladi in zdravi stari

V trenutni literaturi je bil dlPFC stimuliran z različnimi parametri rTMS in nekatera poročila kažejo, da se lahko levi in ​​desni dlPFC različno odzivata na rTMS.

V študijah, namenjenih dlPFC pri zdravih odraslih, obravnavanih v tem pregledu, je bila leva polobla pogosteje tarčana. rTMS levega dlPFC je povzročil zmerno dosledne učinke na funkcionalno povezljivost v stanju mirovanja (RSFC), vendar manj dosledne kognitivne rezultate.

Kar zadeva kognitivne spremembe, povezane z levim dlPFC rTMS, je osem od dvanajstih tukaj pregledanih študij poročalo o pomembnih kognitivnih izboljšavah, povezanih z visokofrekvenčno stimulacijo [14,34,35,38,39,41,42,44–46,71,72]. Vendar pa je ena študija, ki je uporabljala nizkofrekvenčni rTMS, poročala o akutni kognitivni motnji [43], kar ponazarja heterogenost rezultatov na tem področju.

Heterogenost v metodah in rezultatih rTMS je mogoče opaziti celo v omejeni domeni rTMS levega dlPFC zdravih odraslih. V eni študiji sta Chung in sodelavci uporabila intermitentno theta-burst stimulacijo (iTBS) rTMS, ki je ciljala na levi dlPFC [41]. rTMS pri 50 %, 75 % in 100 % motoričnem pragu (MT) je bil povezan z različnimi rezultati za vsako intenzivnost.

Njihova študija je opazila odziv, podoben obrnjeni krivulji v obliki črke U, z nepomembnimi rezultati pri 50 %, kognitivnim izboljšanjem pri 75 % in vmesnim izboljšanjem pri 100 %.

V podobni študiji so Davis in sodelavci uporabili 5 Hz rTMS pri 120 % MT za levi dlPFC, vendar niso opazili pomembne spremembe kognitivnih sposobnosti [42]. Te študije skupaj kažejo, da večja intenzivnost stimulacije rTMS ne ustreza natančno izboljšanim rezultatom in da lahko pride do interakcij med intenzivnostjo stimulacije in pogostostjo rezultatov.

V dveh zgoraj opisanih študijah [41, 42] je bil rTMS povezan s spremembami spremenljivk RSFCor EEG. Nadalje so Davis in sodelavci opazili, da so bile spremembe RSFC povezane z boljšo kognitivno zmogljivostjo, vključno s povečano podobnostjo vzorcev možganske aktivacije med kodiranjem in priklicem med spominsko nalogo [42,44].

Zanimivo je, da predhodne študije rTMS, namenjene dlPFC, prav tako kažejo, da lahko stanje možganov med rTMS vpliva na odziv možganov in s tem povezane kognitivne učinke. To pomeni, da lahko isti protokol TMS povzroči različne učinke, če se uporablja med izvajanjem naloge ali med počitkom.

V eni študiji so Bakulin in sodelavci uporabili rTMS za levi dlPFC med različnimi fazami modificirane Sternbergove naloge in opazili razlike v zmogljivosti n-back, povezane s fazo stimulacije [39].

Natančneje, avtorji so ugotovili, da ko je bil rTMS uporabljen v odsotnosti spremenjene naloge, je bil 10 Hz rTMS na levi dlPFC povezan z znatno povečanimi rezultati pri nalogi n-back.

Nasprotno, ko je bil rTMS uporabljen v kateri koli fazi spremenjene naloge, ni bilo opaziti nobene pomembne koristi. Drugi avtorji so špekulirali, da lahko rTMS med nalogo obrne odzive, domnevno povezane z visokofrekvenčnim in nizkofrekvenčnim rTMS [62,73,74].

Čeprav obstaja nekaj dokazov o razlikah v učinkovitosti med rTMS med opravilom in počitkom, bo potrebna nadaljnja študija, ki bo natančno ocenila, ali so učinki resnično obrnjeni in ali je enaka inverzija prisotna za druge cilje stimulacije.

2.2.2. rTMS dlPFC: MCI in AD

Čeprav sta AD in MCI (zlasti aMCI) pogosto povezana s kliničnimi pomanjkljivostmi spomina, so študije rTMS v teh populacijah pogosto ocenjevale splošne kognitivne rezultate in ne rezultate, specifične za spomin.

Kljub temu so študije rTMS pri posameznikih z MCI in AD dale relativno dosledne rezultate. Velik del te doslednosti lahko izhaja iz večje homogenosti parametrov rTMS, izbranih za študije teh populacij v primerjavi s študijami zdravih posameznikov. Na primer, v našem pregledu te literature je bil visokofrekvenčni rTMS pogosto uporabljen v študijah bolnikov z MCI/AD.

V več študijah, ki so uporabile visokofrekvenčni rTMS za levo dlPFC, je bila stimulacija povezana z izboljšanimi rezultati pri eni ali več skupnih kognitivnih ocenah, vključno z MoCA, MMSE in/ali ADAS-Cog [14,34,36,45]. V manjšem številu študij so poročali tudi o pomembnih izboljšavah domensko specifičnih ocen spominskih sposobnosti, kot sta asociativni spomin in relacijski spomin [38,45,74,81].

Predvsem so vse študije, ki so bile usmerjene na dlPFC pri klinično prizadetih posameznikih, opazile kognitivno izboljšanje na vsaj eni domeni.

Natančneje, po desetih ali več sejah rTMS za kognitivno so opazili izboljšave v AVLT, pridruženem učenju v paru, MMSE, ADAS-cog, testu vedenjskega spomina Rivermead, zaporedju črk in številk, asociacijskem spominu, prepoznavanju, logičnem spominu, MoCA in povezovanju besede/slike. posamezniki z okvaro [11,14,34–36,38,45]. V drugi študiji so Rutherford in sodelavci vključili bolnike z AD in uporabili 20 Hz rTMS pri 100 % RMT na dvostranski dlPFC (serijsko, ena polobla naenkrat) v 13 sejah [ 11].

Posebej je treba omeniti, da je longitudinalno spremljanje udeležencev pokazalo, da so znatno zmanjšale stopnje upada v primerjavi z udeleženci, naključno dodeljenimi kontrolnemu stanju.

Replikacija te obetavne ugotovitve bi bila pomemben korak k posplošitvi kliničnega zdravljenja. Končno so poročali tudi, da je nizkofrekvenčni rTMS desnega dlPFC povezan s kognitivnim izboljšanjem [33,82–84].

Ta ugotovitev je lahko zanimiva tako v kontekstu zdravega kot patološkega staranja, saj obstaja nekaj dokazov, da desni dlPFC kaže hiperaktivnost, povezano z zmanjšano kognitivno zmogljivostjo [85,86].

2.2.3. rTMS drugih področij čelnega režnja

Medtem ko je bil dlPFC najpogostejša tarča rTMS v čelnem režnju, je bilo ciljnih tudi več drugih mest v čelnih regijah. Med temi mesti so precentralgirus, srednji frontalni girus in desni medialni frontopolarni korteks.

Jung in sodelavci so raziskali učinke 1 Hz rTMS na levi in ​​desni precentralni girus, dve dodatni področji, ki nista povezani [49]. Opazili so zmanjšano povezljivost med DMN in desnim motornim omrežjem, otoškim omrežjem in vizualnim omrežjem, ki ga je mogoče pripisati rTMS.

Poleg tega je rTMS med opravljanjem nalog povzročil zmanjšano povezljivost med DMN in hrbtnim omrežjem pozornosti ter povečano povezljivost med DMN in frontoparietalnim omrežjem.

V zvezi z desnim medialnim frontopolarnim korteksom kot tarčo je ena študija preučevala učinke ene seje 20 Hz ali 1 Hz rTMS [50].

V tem primeru so avtorji poročali o spremembah RSFC, povezanih z izboljšano kognicijo za 20 Hz stimulacijsko skupino, in spremembah, povezanih s slabšo kognicijo po 1 Hz rTMS v nizkofrekvenčni stimulacijski skupini. rTMS srednjega frontalnega girusa (MFG) so raziskovali tudi Wang in sodelavci [48]. Ta skupina je dva zaporedna dneva dajala 10 Hz rTMS tarči na levi ali desni srednji frontalgirus.

Medtem ko so po stimulaciji tarče desne hemisfere ugotovili izboljšave v relacijskem spominu, odvisnem od hipokampusa, niso bile prisotne takšne spremembe po rTMS na levi strani.

Različne učinke rTMS, ki se uporabljajo za levi in ​​desni MFG, je mogoče pripisati lateralnosti, vendar bi bila replikacija pomemben korak za pomoč pri razlagi teh ugotovitev.

Zanimivo je, da je druga študija rTMS, uporabljena za MFG, uporabila RSFC za določitev cilja anrTMS. Lynch in sodelavci so uporabili pristop, ki temelji na povezovanju, za identifikacijo neodvisnih ciljev za vsakega subjekta znotraj desnega MFG na podlagi znotrajomrežnega RSFC [47]. Avtorji so uporabili eno samo sejo cTBS rTMS za desno MFG in opazili zmanjšano zmogljivost delovnega pomnilnika, povezano z stimulacijo.

2.3. rTMS mest parietalnega režnja

2.3.1. rTMS of AG: Zdravi mladi in zdravi stari

Zunaj čelnega režnja velik del asociacijske skorje, ki je dostopen tipičnim pristopom TMS, leži v stranskih delih temenskega režnja. V okviru študij TMS, povezanih s spominom, so bile najpogosteje ciljne lokacije v spodnjem parietalnem režnju.

To je verjetno posledica povezav z uspešnostjo spominskih nalog, ki temeljijo na nevropsiholoških in nevroslikarskih študijah [87–90]. Zlasti levi AG je bil priljubljena izbira za modulacijo spominske funkcije, ki temelji na TMS. rTMS AG se je izkazal za plodnega za raziskovalce spomina, kar najbolj nazorno ponazarja delo Vossa in sodelavcev [12,22,54,61].

Angularni girus je kortikalno območje znotraj učinkovitega območja rTMS, ki kaže močno RSFC s hipokampusom. S ciljanjem na komponento aDMN, ki je funkcionalno povezana s hipokampusom, so številni raziskovalci uporabili rTMS za merjenje učinkov rTMS na spominsko funkcijo, odvisno od hipokampusa. Zlasti so Voss in sodelavci pogosto dokazali uspeh pri modulaciji zmogljivosti spomina, možganske aktivnosti ali obojega z uporabo paradigme, ki vključuje 20 Hz rTMS za levo AG pri 100 % RMT [12,13,52–55,58,60].

Edini pomemben vir heterogenosti v študijah, ki so uporabljale to paradigmo, je bilo število sej rTMS. Večina študij 20 Hz rTMS, ki so jih opravili Voss in njegovi sodelavci in so ciljali na levo AG, je uporabila pet sej rTMS [12,13,54–56,58].

Morda ni presenetljivo, da so študije rTMS z uporabo petih sej rTMS s podobnimi parametri pogosto opazile podobne rezultate. Te študije so poročale o izboljšanju tako meritev spomina kot RSFC. Natančneje, v DMN opazimo spremembe RSFC, povezane z izboljšano kognicijo. Ti so bili sestavljeni iz okrepljenega RSFC med levim AG in levim hipokampusom.

Poleg teh primarnih ugotovitev so poročali tudi, da rTMS spodbuja hipokampalni RSFC s komponentami DMN zunaj AG [12]. V skladu z mehanično razlago za učinke rTMS na spomin so te spremembe v RSFC spremljale tudi pomembne kognitivne spremembe [12,13,54–56,58].

Zgoraj omenjene izboljšave v zmogljivosti relacijskega spomina po rTMS so bile znatno večje v primerjavi z udeleženci v pogojih, ki so prejemali placebo. Podobna povečanja kognitivne zmogljivosti in spremembe v RSFC so opazili tudi pri več protokolih rTMS, ki izvirajo iz iste skupine [55,91,92].

Odmerjanje, operacionalizirano kot več stimulacijskih sej, je morda ključni dejavnik pri določanju učinkovitosti AG rTMS kot terapije za izboljšanje spomina. Več študij je spreminjalo odmerjanje rTMS, da bi raziskali to razmerje. V eni študiji so Freedberg in njegovi sodelavci opazili, da so tri, štiri ali pet sej rTMS na levi AG povzročile podobne spremembe RSFC, vendar ti avtorji niso ocenili sprememb v spominu [60].

V študiji s podobno zasnovo, vendar nedoslednimi ugotovitvami, so Hendrikse in sodelavci poročali, da so ugotovili nepomembne kognitivne koristi po štirih sejah rTMS [52]. Da bi raziskali potencialni minimalni prag, so Freedberg in njegovi sodelavci izvedli študijo o ugotavljanju odmerka.

Ti avtorji so poročali, da je bilo potrebnih najmanj 5 sej rTMS za zanesljivo, statistično pomembno spremembo hipokampusa-AG RSFC [51]. Medtem ko te študije kažejo, da je za doseganje zanesljivih učinkov morda potrebno minimalno število sej rTMS, so Hermiller in sodelavci prav tako poročali, da je ena sama seja cTBS rTMS primerna za povzročitev primerljivih sprememb v RSFC [53].

Medtem ko študije 20 Hz rTMS kažejo, da bo morda potrebnih tri do pet sej za ustvarjanje zanesljivih sprememb RSFC, je nedavna študija cTBS, ki naj bi zahtevala samo eno sejo, zanimiva.

Zdi se možno, da lahko različne frekvence stimulacije ali različni nizi parametrov stimulacije zahtevajo edinstveno število minimalnih sej rTMS, da bi opazili pomembne spremembe. Prihodnje raziskave, ki raziskujejo to možnost, so upravičene.

Right AG je bil prav tako tarča rTMS. V eni sami študiji so Tambini in sodelavci uporabili cTBS rTMS na desni AG [61]. Po tem so opazili znatno kognitivno izboljšanje v povezavi s spremembami RSFC.

Na žalost je bila to edina študija, ki je ciljala na pravo AG, zato so dodatne raziskave o desnem AG rTMS pri zdravih posameznikih upravičene.

For more information:1950477648nn@gmail.com