Prefrontální transkraniální stimulace stejnosměrným proudem globálně zlepšuje učení, ale selektivně nepotencuje výhody cílené reaktivace paměti při probuzení Konsolidace paměti, část 1

Abstraktní:

Cílená reaktivace paměti (TMR) a transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) mohou zlepšit konsolidaci paměti. V současné době není známo, zda má TMR zesílená simultánním DCS vyšší účinnost.

S neustálým pokrokem technologie je výzkum paměti stále hlubší. Mezi těmito studiemi se stala předmětem velkého zájmu cílená reaktivace paměti.

Cílená reaktivace paměti odkazuje na vedení mozku k reaktivaci určité paměti v určitém časovém intervalu pomocí specifických metod, čímž se paměť zlepšuje. Princip této metody spočívá v tom, že lidská paměť se po zkušenostech s vícenásobným získáváním a reaktivací postupně posiluje a konsoliduje. Prostřednictvím cílené reaktivace paměti ji mozek znovu zpracuje, jako by se přeučil informace, a tím posílí paměť.

Cílená reaktivace paměti má širokou škálu aplikací, včetně zlepšení učení a léčby poruch paměti. Mnoho studií ukázalo, že cílená reaktivace paměti studentům může účinně pomoci zapamatovat si materiály kurzu a podpořit jejich pokrok v učení. Zároveň u starších osob může cílená reaktivace paměti pomoci i při léčbě mírné kognitivní poruchy a zlepšit jejich paměť a kvalitu života.

Je však třeba poznamenat, že cílená reaktivace paměti není všelék. Na dávno zapomenuté vzpomínky příliš nepomáhá a běžné metody učení a paměti nemůže zcela nahradit. Cílená reaktivace paměti je navíc pouze jedním směrem současného výzkumu a musíme pokračovat v hlubším výzkumu, abychom lépe pochopili jeho aplikaci.

Celkově vzato je cílená reaktivace paměti slibnou metodou posílení paměti, která nám poskytuje proveditelné řešení pro lepší paměť a učení. Když narazíme na potíže s učením, můžeme aktivně vyzkoušet některé vědecké metody, abychom si pomohli lépe se učit a pamatovat si. Věřím, že pokud jsme ochotni zkoušet a učit se, můžeme být chytřejší a lepší! Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola je tradiční čínský léčivý materiál, který má mnoho jedinečných účinků, jedním z nich je zlepšení paměti. Účinnost Cistanche deserticola pochází z mnoha aktivních složek, které obsahuje, včetně kyseliny tříslové, polysacharidů, flavonoidních glykosidů atd. Tyto složky mohou podporovat zdraví mozku různými cestami.

Klikněte na 10 způsobů, jak zlepšit paměť

V této studii jsme zkoumali komplementární účinek TMR a bilaterálního tDCS na konsolidaci emocionálně neutrálních a negativních deklarativních vzpomínek. Účastníci se naučili neutrální a negativní slovní páry. Každý slovní pár byl prezentován s anemotional kompatibilním zvukem.

Po učení strávili účastníci 20minutový retenční interval probuzení za čtyř možných podmínek: (1) samotný TMR (tj. přehrání 50 % souvisejících zvuků), (2) TMR v kombinaci s anodickou stimulací levého DLPFC, (3) TMR kombinovaná s anodalstimulací pravého DLPFC a (4) TMR s falešnou tDCS. Výsledky prokázaly selektivní posílení paměti pro přehrávané podněty v podmínkách pouze TMR a TMR-sham, což potvrzuje specifický účinek TMR na paměť.

Paměť však byla vylepšena na vyšších úrovních pro všechny naučené položky (bez ohledu na TMR) v podmínkách TMR-anodálního pravého a TMR-anodálního levého tDCS, což naznačuje, že příznivé účinky tDCS zastiňují specifické účinky TMR. Emocionálně negativní vzpomínky nebyly modulovány hemisférickou polaritou tDCS.

Došli jsme k závěru, že elektrická stimulace DLPFC během období po učení globálně prospívá konsolidaci paměti, ale nezesiluje specifické výhody TMR.

Klíčová slova: paměť; emoce; cílená reaktivace paměti; transkraniální stimulace stejnosměrným proudem.

1. Úvod

Konsolidace paměti je proces, při kterém se nové a křehké stopy paměti postupně přeměňují na robustnější reprezentace [1]. Konsolidace je možná podporována offline (tj. po skutečném procvičování ve fázi učení) přehráním neuronální aktivity, která podporuje procesy učení [2]. Na podporu této hypotézy studie na zvířatech a lidech prokázaly obnovení mozkové aktivity související s učením během offline období po tréninku, a to jak v bdělém stavu [3–6], tak během spánku [7–12].

Několik studií uvádí lepší konsolidaci deklarativní paměti po spánku než bdění, které je většinou spojeno se spouštěním mozkové aktivity související s učením během spánku s pomalými vlnami (SWS; přehled viz např. [13–16]), jiné ukázaly, že klidný post- bdělost při učení může také prospět konsolidaci paměti (např. [4–6,17–21]).

Bylo například zjištěno, že paměť na příběhy je lepší po 10 minutách strávených v bdělém klidovém stavu (tj. účastník není aktivně zapojen do žádného úkolu) než po ekvivalentní době strávené v aktivním bdělém stavu (např. hraním nesouvisející hry) [ 18].

Do jisté míry mohou neurální oscilační mechanismy zapojené do tvorby paměti za bdělosti sdílet podobnosti se spánkem [22]. V souladu s tím Tambini a kolegové [20] zjistili, že zvýšená hipokampálně-kortikální koordinace během bdělého odpočinku po učení je prediktivní pro výkonnost paměti.

Kromě toho zvýšená pomalá oscilační aktivita (1 Hz) a snížená aktivita alfa (8–12 Hz) během klidových období odpočinku a bdělosti byly spojeny se zlepšením paměti pro naučené příběhy, což naznačuje, že pomalé oscilace během bdělosti mohou podporovat dialog mezi hipokampálními a kortikálními oblastmi [23]. , kteří mají rádi spánek [2].

Proto může klidová bdělost po tréninku zlepšit výkon paměti nejen snížením probíhajících interferencí, ale také poskytnutím neurálního prostředí, které upřednostňuje interakce mezi subkortikálními hipokampálními oblastmi a kortikálními oblastmi, které podporují konsolidaci paměti, včetně prefrontálních oblastí [5].

Cílená reaktivace paměti (TMR), tj. prezentace podnětů souvisejících s učením během offline post-learningových období, může dodatečně zlepšit konsolidaci paměti (přehledy viz např. [16,24]). Bylo například zjištěno, že TMR během bdělosti po tréninku zachraňuje cílené vzpomínky před zapomenutím [25,26], i když to nebylo vždy replikováno (viz např. [27,28] pro nedostatek účinku na učení slovíček).

Bylo zjištěno, že TMR také škodí uvádění pamětí do labilního stavu a zvyšuje citlivost na interferenci [29] a v některých případech bylo více [26] nebo výhradně [30,31] prospěšné během spánku (přehled viz např. [32]). Další slibnou technikou na podporu procesů učení a konsolidace paměti je transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS), která moduluje kortikální excitabilitu [33–36].

Anodální excitační stimulace levého dorzolaterálního prefrontálního kortexu (DLPFC) během kódování zlepšuje deklarativní paměť [37,38], zatímco katodická inhibiční stimulace má škodlivý účinek [38,39].

Podobně katodická stimulace levého DLPFC zhoršuje rozpoznávací výkon, zatímco anodická stimulace má tendenci se zlepšovat. Transkraniální DCS je také účinný na asociativní paměť, a to buď pomocí jediné 20minutové anodické tDCS relace [40,41] nebo theta frekvence- modulovaný oscilační anodaltDCS [42] nad levým zadním parietálním kortexem před učením.

Kromě efektů předběžného učení je tDCS během skutečného kódování také prospěšné pro paměť. Bylo například prokázáno, že anodický tDCS nad levým prefrontálním kortexem během učení zlepšuje epizodickou paměť u starších dospělých [43]. Podobně Leach a kol. [44] prokázali přínos anodické stimulace levodorsolaterálního prefrontálního kortexu (DLPFC) pomocí tzv. úkolu s asociativní pamětí, ale pouze u mladých dospělých.

Kromě toho může tDCS také těžit z offline konsolidačních mechanismů. Ve skutečnosti, i když 20 minut anodické stimulace nad temporoparietálním kortexem neovlivnilo rychlost učení umístění objektů u starších účastníků, zvýšilo výkon zpožděného volného vyvolání, jak bylo naměřeno o týden později [45].

Podobně se ukázalo, že anodická stimulace přes premotorickou kůru během spánku s rychlými pohyby očí [46] nebo v bdělém stavu po učení [47] prospívá konsolidaci motorické sekvence. Navíc tDCS nad levým DLPFC po zakódování je prospěšné pro verbální epizodickou paměť u starších dospělých [43].

Dohromady tyto studie naznačují, že tDCS může zlepšit tvorbu a konsolidaci epizodické paměti. Je třeba vzít v úvahu, že nedávná metaanalýza ukazuje, že účinky tDCS na epizodickou paměť jsou zmírňovány stimulačními parametry; konkrétněji trvání stimulace a výběr paměťové úlohy mírní anodické tDCS efekty [48].

Emocionální a vzrušující vzpomínky jsou obvykle lépe zapamatovatelné než vzpomínky bez jakékoli afektivní zátěže (přehled viz [49]). Byla navržena potenciální hemisférická lateralizace při zpracování emocí. Podle hypotézy pravé hemisféry by se pravá hemisféra podílela na obecném zpracování emocí [50].

Naproti tomu hypotéza specifická pro valenci předpokládá, že levá hemisféra je dominantní pro pozitivní emoce a pravá hemisféra pro negativní [51,52]. Podle našich nejlepších znalostí není v současné době známo, zda TMR posílilo simultánní tDCS během offline Doba bdění má vynikající účinnost pro konsolidaci verbálních deklarativních vzpomínek.

V této studii jsme tuto hypotézu testovali pomocí TMR samostatně nebo v kombinaci s tDCS přes dorzolaterální prefrontální kortex (DLPFC) po naučení párů slov. Kromě toho jsme zkoumali vliv lateralizace tDCS na konsolidaci emocionálně neutrálních a negativních slovních párů s ohledem na potenciální hemisférickou lateralizaci při zpracování emocí [51,53].

Na základě hypotéz o pravé hemisféře a valenčně specifických hypotéz jsme očekávali, že kombinace excitační anodické stimulace přes pravý DLPFC a inhibiční katodální stimulace přes levý DLPFC bude prospívat konsolidaci negativních pamětí více než tDCS s obrácenou polaritou (levá anodová/pravá katoda). V této studii se zdraví mladí účastníci naučili seznam neutrálních a negativních párů slov.

Každý slovní pár byl spojen s emocionálně kompatibilním zvukovým učením. Účastníci poté strávili 20 minut vzhůru v tichém prostředí v jedné ze čtyř možných stimulačních podmínek, tj. pouze TMR (polovina zvuků spojených s dvojicemi slov, které si zapamatujte, přehrána během 20minutového konsolidačního intervalu), TMR-anodalleft tDCS (TMR plus anodal stimulace na levém DLPFC a katodická stimulace na pravém DLPFC), TMR-anodální pravý tDCS (identický s obrácenou polaritou) nebo TMR-sham tDCS (TMR plus tDCS pouze na 15 s na začátku 20minutového období).

Předpověděli jsme lepší paměťový výkon pro páry slov s vůlí než pro páry slov bez narážky a že tento efekt bude potencován tDCS. Navíc jsme očekávali specifickou modulaci negativních pamětí ve stavu TMR-anodálního pravého tDCS.

2. Materiály a metody

2.1. Účastníci

Sedmdesát dva zdravých účastníků dalo písemný informovaný souhlas s účastí na této studii schválené fakultní etickou komisí na Université Libre de Bruxelles (ULB). Tři z nich byli vyloučeni, protože se neúčastnili celého experimentu.

Šedesát devět zbývajících účastníků byli rodilí francouzští mluvčí, praváci a bez léků, o nichž je známo, že ovlivňují kvalitu spánku a/nebo náladu. Uvedli, že netrpěli nebo netrpěli neurologickými nebo psychiatrickými poruchami.

Účastníci byli náhodně přiřazeni k jedné ze čtyř možných podmínek (viz vysvětlení níže): Pouze TMR (n=16; Muž 43,8 %), TMR-anodální levý tDCS (n=16; Muž 37,5 %), TMR-anodální pravý tDCS stav (n=17; muž 35,3 %) nebo stav TMR-sham tDCS (n=20; muž 45 %).

Anapriorní analýza výkonu (G*Power 3, [54]) ukázala, že pro průměrnou velikost efektu střední velikosti=0,50 (na základě hlášených malých až středních efektů TMR, např. [16]) , je potřeba alespoň 16 subjektů na skupinu (stav) v kontextu smíšeného návrhu ANOVA se čtyřmi opakovanými měřeními ((pouze TMR) ((pouze TMR) × (neutrální vs. negativní) , TMR-anodální levý tDCS, TMR-anodický pravýtDCS, TMR-sham tDCS), s uvažováním síly 0,95.

Vyšetření před studiem prokázalo skóre alexithymie pod hraničním skóre (průměr ± standardní odchylka 41,08 ± 9,2, hraniční skóre 61; Alexithymia Toronto Scale, [55]) a znalost slovní zásoby v rámci normativních hodnot (rozsah skóre 25–40/44 škála slovní zásoby Mill-Hill, [56]).

Věk (průměr na skupinu v rozmezí 22,4–23,3 let; p=0,82), alexithymiaskóre (průměr na skupinu v rozmezí 37,7–43,6; p=0,24) a znalost slovní zásoby (průměrný rozsah na skupinu 31– 32,5; p=0,68) se mezi podmínkami nelišily.

For more information:1950477648nn@gmail.com