Transkranialna enosmerna stimulacija (tDCS) nad intraparietalnim sulkusom ne vpliva na zmogljivost delovnega spomina 1. del

POVZETEK

Poročali so o mešanih rezultatih vpliva transkranialne enosmerne stimulacije (tDCS) na delovni spomin.

V zadnjih letih je z nenehnim razvojem medicinske tehnologije transkranialna enosmerna stimulacija postopoma postala obetavna metoda zdravljenja. Njegove uporabe pokrivajo številna področja, kot so depresija, anksioznost, Parkinsonova bolezen itd. Ta članek bo raziskal njegov odnos s spominom.

Prvič, transkranialna stimulacija z enosmernim tokom lahko spodbuja izboljšanje spomina. Nekateri rezultati raziskav kažejo, da lahko transkranialna stimulacija enosmernega toka pozitivno vpliva na spomin s povečanjem aktivnosti v hipokampusu. V poskusu se je spomin subjektov po večkratnih stimulacijah bistveno izboljšal. Ta rezultat ima določen referenčni pomen za klinično zdravljenje.

Drugič, transkranialno enosmerno stimulacijo lahko uporabimo za rehabilitacijo spomina. Pri nekaterih bolnikih, ki so utrpeli travmo, kot je možganska poškodba, možganska kap itd., lahko povzroči izgubo spomina in vpliva na normalno življenje in delo. Zdravljenje s transkranialno enosmerno stimulacijo lahko spodbudi regeneracijo poškodovanih nevronov, s čimer se izboljša delovanje poškodovanega področja in izboljša spominska sposobnost bolnika.

Končno lahko transkranialna stimulacija z enosmernim tokom razširi rezervno zmogljivost spominskih sposobnosti. Čeprav je rezerva spomina pri vseh drugačna, lahko transkranialna stimulacija z enosmernim tokom aktivira nevrone v možganih in poveča zmogljivost rezerve spomina. To nam omogoča večjo sposobnost obdelave in zmogljivost za znane in nove informacije v nadaljnjem učenju in življenju.

Če povzamemo, ima razmerje med transkranialno enosmerno stimulacijo in spominom pomembne posledice. Ne glede na to, ali gre za izboljšanje spomina, rehabilitacijo ali razširitev zmogljivosti, ima široke možnosti uporabe in izvedljivost ter ima pozitivno vlogo pri spodbujanju življenja in dela ljudi. 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 nasprotju s prejšnjimi študijami, ki so se osredotočale predvsem na stimulacijo dorzolateralnega prefrontalnega korteksa, smo modulirali območje levega intraparietalnih sulkusa (IPS), za katerega velja, da podpira vidike nadzora pozornosti delovnega spomina.

Z uporabo eksperimentalne zasnove znotraj udeleženca so udeleženci izpolnili tri različne pogoje: anodno stimulacijo IPS, katodno stimulacijo IPS in navidezno stimulacijo IPS. Izvajale so se naloge vizualnega in verbalnega delovnega spomina.

Pri vizualni nalogi so si morali udeleženci zapomniti naključno izbrani niz barvnih figur. Pri besedni nalogi so si morali udeleženci zapomniti niz črk. Pri obeh nalogah je bila manipulirana obremenitev delovnega spomina (šest številk/črk vs. dve številki/črke).

Med anodnimi, katodnimi in lažnimi pogoji ni bilo ugotovljenih bistvenih razlik v natančnosti ali reakcijskem času. Bayesova analiza je podprla dokaze o odsotnosti učinka.

Rezultati predPoslana študija je dodala vse več protislovnih dokazov o modulacijskih učinkih DCS z eno sejo na delovanje delovnega spomina.

UVOD

Delovni spomin (WM) vključuje več kognitivnih procesov, ki nam omogočajo, da ohranimo aktivno omejeno količino informacij za kratek čas. To je ključnega pomena za odločanje in sklepanje (Diamond, 2013).

Zmogljivost WM se začne zmanjševati razmeroma zgodaj v odrasli dobi (Park et al, 2002) in je pogosto oslabljena po možganski poškodbi (Dunning, Westage in Adam, 2016) v kontekstu razvojnih in psihiatričnih motenj (Kofler et al, 2018; Barch & Ceaser, 2012). ) ali kot posledica stresa (Kim, Woo in Woo, 2017).

Številne študije so zato poskušale ugotoviti, ali je zmogljivost WM mogoče usposobiti ali izboljšati, z zelo različnimi stopnjami uspeha tako v zvezi s tehnikami vedenjske kot nevronske stimulacije (Melby-Lervag & Hulme, 2013; Soveri et al, 2016).

Ena od tehnik nevronske stimulacije, ki se običajno uporablja, je transkranialna stimulacija z neposrednim tokom (tDCS). tDCS je sestavljen iz namestitve dveh gobastih elektrod, namočenih v fiziološko raztopino, na glavo, skozi katero se spusti šibek tok (0,5–2 mA).

Po nekaj minutah stimulacije se spontana nevroaktivnost v območjih skorje, ki ležijo pod conami stimulacije, okrepi (anodna stimulacija) ali zavre (katodna stimulacija) (Nitsche & Paulus, 2000).

Anodna stimulacija je bila večinoma uporabljena za povečanje vedenjske uspešnosti, medtem ko je bila katodna stimulacija uporabljena za njeno poslabšanje. Pokazalo se je, da učinki stimulacije trajajo kratek čas tudi po prenehanju stimulacije (Kuo et al, 2013).

tDCS IN WM

V zadnjih petnajstih letih je veliko študij poskušalo uporabiti DCS za izboljšanje WM. Številne od teh študij so poročale o pozitivnih učinkih.

Prva študija, ki so jo izvedli Marshall, Mölle, Siebner in Born (2005), je uporabila anodno in katodno tDCS dvostransko na dorzolateralni prefrontalni korteks (DLPFC), medtem ko so udeleženci izvajali modificirano Sternbergovo nalogo.

Stimulacijo smo izvajali s prekinitvami (15 sekund vklopljeno/15 sekund izključeno) 15 minut pri nizki jakosti toka 260 µA. Avtorji so ugotovili podaljšanje reakcijskega časa za anodno in katodno stimulacijo v primerjavi s šamom, kar nakazuje, da tDCS vpliva na nevronsko obdelavo izbire in priprave odziva.

Kmalu zatem so Fregniet al. (2005) je pokazalo, da je anodna stimulacija levega DLPFC med nalogo s tremi hrbti pripeljala do povečanja učinkovitosti v smislu natančnosti v primerjavi z navidezno stimulacijo, medtem ko katodna stimulacija DLPFC in anodalna stimulacija primarnega motoričnega korteksa nista pokazali razlik.

Od takrat so nekatere študije ponovile te ugotovitve (Katsoulaki, Kastrinis in Tsekoura, 2017 za pregled), medtem ko druge niso poročale o nobenih pomembnih učinkih tDCS na delovanje WM (Robison, McGuirk in Unsworth, 2017; Wang, Wen in Li, 2018). ). Natančneje, v študiji, sestavljeni iz štirih treningov, povezanih z anodaltDCS prek DLPFC, so Ruf, Fallgatter in Plewnia (2017) pokazali znatno izboljšanje zmogljivosti WM pri nalogi N-back.

Poleg tega se je zdelo, da je to izboljšanje mogoče prenesti na podobna opravila, ki niso usposobljena za usposabljanje, in da je dolgotrajno, saj je učinek mogoče objektivizirati še devet mesecev po usposabljanju.

Podobne rezultate so pridobili tudi Au in sodelavci (2016), ki so pokazali, da so izboljšave, povezane z DCS, trajale več mesecev po sedmih treningih.

Poleg tega sta Bogdanov in Schwabe (2016) pokazala, da bi lahko anodni tDCS nad DLPFC tudi znatno zmanjšal moteč učinek stressonske WM, Brunyé, Moran, Holmes, Mahoney in Taylor (2017) pa so pokazali, da bi lahko anodni tDCS desnega fusiformnega girusa povečal WM zmogljivost za prepoznavanje obrazov, ne pa tudi za objekte brez obraza (hiše).

Po drugi strani pa kar nekaj študij ni razkrilo pomembnega učinka tDCS na WM.

Nikolin, Martin, Loo in Boonstra (2018) so na primer primerjali pet skupin po dvajset subjektov, stimuliranih s petimi različnimi jakostmi (2 mA, 1 mA, 0.034 mA , 0,016 mA in 0 mA) na DLPFC in ni našel razlik v zmogljivosti med skupinami v vizualni 3-zadnji nalogi WM. Podobno so Robison in sodelavci (2017) poročali, da stimulacija prefrontalne skorje in posteriorne parietalne skorje ni povzročila pomembnih razlik v delovanju WM.

Podobno Nilsson, Lebedev, Rydström in Lövdén (2017) niso opazili nobenih pomembnih razlik po dvajsetih sejah vedenjskega treninga WM skupaj z anodaltDCS DLPFC. Na splošno najnovejše metaanalize kažejo na odsotnost zanesljivih dokazov za izboljšanje WM, povezano s tDCS. (Horvath, Forte in Carter, 2015; Medina in Cason, 2017) ali pa nakazujejo le zelo majhne učinke (Hill, Fitzgerald in Hoy, 2016; Mancuso, Ilieva, Hamilton in Farah, 2016).

Horvath in sodelavci (2015) so združili vse mere kognitivnih izidov, objavljene v literaturi, in preučevali zdravo populacijo odraslih s strani vsaj dveh različnih raziskovalnih skupin. Izvedli so 59 različnih analiz in niti ena izmed njih ni pokazala pomembnega učinka tDCSstimulacije.

Mancuso in sodelavci (2016) so svojo metaanalizo osredotočili na študije, ki so ocenjevale učinke anodalne stimulacije desnega in levega DLPFC in desnega parietalnega režnja, pa tudi levega DLPFC skupaj z WM treningom.

Edini pomemben (čeprav majhen) rezultat, ki ga je poročala njihova meta-analiza, je bilo izboljšanje zmogljivosti WM po levi stimulaciji DLPFC skupaj z usposabljanjem WM. Hill in sodelavci (2016) so raziskali učinke anodnega tDCS na različne naloge WM in ugotovili majhen, a pomemben učinek na reakcijski čas (kot tudi trend natančnosti) za offlineDCS.

Za spletni tDCS ni bilo ugotovljenih nobenih učinkov. Medina in Cason (2017) sta uporabila metaanalitično orodje, ki so ga razvili Simonsohn in sodelavci (2014), da bi preučila porazdelitev objavljenih p-vrednosti kot funkcijo pričakovanih porazdelitev glede na različne velikosti učinka v študijah, ki so jih pregledali Mancuso in sodelavci (2016). Z izvedbo te analize p-krivulje niso našli nobenega dokaza, da bi bile študije tDCS povezane s pomembnimi učinki.

ALTERNATIVNI PRISTOPI tDCS NA WM

Glede na doslej pregledano literaturo je mogoče potegniti dva zaključka: ali so učinki tDCS na WM zelo majhni (ali neobstoječi) in jih je zato težko pridobiti in ponoviti, ali pa ima tDCS učinek, vendar je odvisen od specifične stimulacije in parametrov naloge. ki so trenutno neznani.

Namen te študije je bil preučiti drugo možnost z uporabo teoretično in empirično utemeljenega stimulacijskega pristopa WM, ki temelji na nedavnem razvoju našega znanja o kognitivnih in nevronskih procesih, ki podpirajo verbalno in vizualno-prostorsko WM.

Trenutne teorije WM močno poudarjajo vlogo, ki jo ima pozornost. Cowan (1995) v svojem integriranem okviru WM in pozornosti meni, da je bistvena komponenta WM fokus in nadzor pozornosti; ti dve komponenti omogočata zadrževanje pomnilniške vsebine v aktivnem stanju in velja, da vsaj delno določata zmogljivost WM.

Opisanih je bilo več drugih modelov WM, ki dajejo pozornosti osrednjo vlogo pri delovanju WM (Barrouillet, Bernardin in Camos, 2004; Kane & Engle, 2004). Vloga procesov pozornosti v WM je podprta z empiričnimi dokazi, kot je vpletenost dveh dobro znanih pozorna omrežja, ko udeleženci opravljajo naloge WM.

Pozornost je odvisna od vsaj dveh antagonističnih mrež v možganih, dorzalne mreže pozornosti in ventralne mreže pozornosti (Corbetta in Shulman, 2002; Vossel, Geng in Fink, 2014).

Mreža dorzalne pozornosti nadzoruje prostovoljno usmerjanje pozornosti od zgoraj navzdol na predmete ali lokacije, medtem ko mreža ventralne pozornosti nadzoruje preusmeritev pozornosti na senzorično stimulacijo, ki jo izzovejo nenadzorovani ali nepričakovani dražljaji (pozornost od spodaj navzgor).

Dorzalno omrežje obsega intraparietalni sulkus (IPS) in čelna očesna polja (FEF) vsake hemisfere, medtem ko sta temporoparietalni spoj (TPJ) in ventralni frontalni korteks (VFC) glavni regiji ventralnega omrežja.

Pokazalo se je, da ti dve omrežji posegata tudi v naloge WM, in to na način, ki je odvisen od obremenitve in si nasprotuje, tako za verbalne kot vizualne naloge WM. Dorzalno omrežje pozornosti kaže povečano aktivnost pri naraščajoči obremenitvi WM, medtem ko ventralno omrežje pozornosti kaže zmanjšanje aktivnosti, odvisno od obremenitve WM (Majerus et al., 2010, 2012, 2016; Todd & Marois, 2004; Todd, Fougnie in Marois., 2005; Xu in Chun, 2006).

Glede na osrednjo vlogo dorzalne mreže pozornosti, osredotočene na levi IPS pri nalogah WM, se je ta študija tDCS osredotočila na modulacijske učinke levega IPSstimulacije na verbalno in vizualno zmogljivost WM.

Nekatere prejšnje študije tDCS so se že osredotočale na stimulacijo IPS in so poročale o pozitivnih rezultatih, čeprav ne neposredno v kontekstu WM. Dvostranska stimulacija IPS je na primer povzročila boljšo uspešnost pri miselnem dodajanju, ne pa tudi pri nalogi Stroopa (Klein et al., 2013; Artemenko, Moeller, Huber in Klein, 2015), medtem ko je stimulacija preko levega IPS povzročila boljše poznejše prepoznavanje spomin pri verbalnih epizodnih spominskih nalogah (Jacobson, Goren, Lavidor in Levy, 2012).

Dokazano je bilo tudi, da je anodna stimulacija nad desnim IPS izboljšala zmogljivost sledenja objektom v stanju visoke obremenitve, vendar ne v stanju nizke obremenitve, kar je skladno z učinkom obremenitve pomnilnika na aktivnost IPS (Blumberg, Peterson in Parasuraman, 2015).

IPoleg tega je stimulacija nad desnim IPS vplivala na uspešnost pri nalogi vizualne pozornosti (Moos, Vossel, Weidner, Sparing in Fink, 2012). Vendar pa je nedavna študija tDCS, ki so jo izvedli Nikolin, Lauf, Loo in Martin (2019), pokazala nepomemben učinek po levi IPS stimulaciji pri nalogi n-backWM.

Vendar je treba opozoriti, da so opazili zmerne velikosti učinka pri nalogah WM (npr. 0.38 za 3-zadnjo nalogo) in avtorji so trdili, da je pomanjkanje pomembnosti lahko posledica velika interindividualna variabilnost uspešnosti.

Namen te študije je razširiti te nastajajoče ugotovitve z ugotavljanjem, ali je mogoče povečati in tudi zmanjšati zmogljivost pri nalogi WM z modulacijo aktivnosti IPS, povezane z mrežo hrbtne pozornosti.

V skladu s prejšnjimi rezultati domnevamo, da bi anodna stimulacija levega IPS okrepila hrbtno mrežo pozornosti in vodila do povečanja zmogljivosti WM, vendar le v pogojih visoke obremenitve WM.

Nasprotno pa domnevamo, da bi katodna stimulacija levega IPS zavirala hrbtno mrežo pozornosti in vodila do zmanjšane zmogljivosti WM za stanje visoke obremenitve WM. tDC Učinkov pri nizki obremenitvi WM ni pričakovati, ker je ta pogoj povezan z visoko stopnjo uspešnosti in ne potisne zmogljivosti WM do meje.

Bayesovo statistiko bomo uporabili za kvantificiranje dokazov za in proti obstoju učinka.

For more information:1950477648nn@gmail.com