Stimulace paměti: Kontrola intervencí pomocí opakované transkraniální magnetické stimulace ke zlepšení nebo obnovení schopností paměti Část 1

Abstrakt: Lidské paměťové systémy jsou nedokonalá záznamová zařízení, která jsou ovlivněna věkem a nemocí, ale nedávné poznatky naznačují, že funkčnost těchto systémů může být modifikovatelná prostřednictvím intervencí pomocí neinvazivní mozkové stimulace, jako je repetitivní transkraniální magnetická stimulace (rTMS).

S neustálým rozvojem moderní lékařské techniky se lebeční magnetická stimulace stala oblíbenou léčebnou metodou, zejména při zlepšování paměti pacientů. Kraniální magnetická stimulace je neinvazivní terapie, která stimuluje aktivitu mozkových neuronů aplikací slabého proudu pod mozkovou kůru, čímž se posílí spojení a komunikace mezi neurony. Tato léčebná metoda je nejen účinná, ale také nemá žádné vedlejší účinky a bolest, takže ji vítá stále více lidí.

Některé nedávné studie ukázaly, že lebeční magnetická stimulace je velmi účinná při zlepšování paměti. Lékařští experti zjistili, že léčba lebeční magnetickou stimulací významně zlepšila paměť experimentálních subjektů. Tato léčebná metoda je zvláště účinná u pacientů s amnézií, Alzheimerovou chorobou a dalšími nemocemi a může také pomoci těm, kteří jsou přetíženi a přetíženi prací, ke zmírnění psychické únavy a emočního strádání posílením činnosti mozkových neuronů.

Kromě zlepšení paměti lze lebeční magnetickou stimulaci využít i k léčbě jiných neurologických onemocnění, jako jsou deprese, úzkosti, Alzheimerova choroba apod. Přestože tato léčebná metoda vyžaduje ještě další výzkum a praxi, stále více lidí začalo kraniální magnetickou stimulaci jako léčebnou metodu a dosáhly dobrých výsledků.

Obecně platí, že kraniální magnetická stimulace jako nově vznikající léčebná metoda hraje velmi důležitou roli při zlepšování paměti a léčbě neurologických onemocnění. Měli bychom se o této léčebné metodě aktivně učit, abychom mohli lépe uplatnit její účinnost. Zároveň bychom také měli respektovat rady lékaře a absolvovat léčbu kraniální magnetickou stimulací v odborných lékařských zařízeních s nadějí, že přineseme lepší zdravotní účinky sobě i svému okolí. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť. Cistanche může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche je tradiční čínský léčivý materiál s mnoha unikátními účinky, z nichž jedním je zlepšení paměti. Účinnost Cistanche vychází z různých aktivních složek, které obsahuje, včetně kyseliny tříslové, polysacharidů, flavonoidních glykosidů atd. Tyto složky mohou podporovat zdraví mozku různými způsoby.

Klikněte na možnost Znát krátkodobou paměť, jak se zlepšit

Translační potenciál těchto intervencí rTMS je jasný: problémy s pamětí jsou nejčastější kognitivní potíže spojené se zdravým stárnutím, zatímco patologické stavy, jako je Alzheimerova choroba, jsou často spojeny s vážnými deficity paměti.

Terapie pro zlepšení paměti nebo léčba ztráty paměti by mohla zvýšit nezávislost a zároveň snížit náklady na systémy veřejného zdraví. Navzdory tomuto slibu několik důležitých faktorů omezuje zobecnění a translační potenciál intervencí rTMS pro paměť. Heterogenita návrhu protokolu, parametrů rTMS a ukazatelů výsledků představuje značné problémy při interpretaci a reprodukovatelnosti.

Nedávné pokroky v kognitivní neurovědě, včetně přístupů rTMS a nedávných poznatků týkajících se funkčních mozkových sítí, však mohou nabídnout metodologické nástroje nezbytné pro navrhování nových intervenčních studií se zvýšenou experimentální přísností, zlepšenou reprodukovatelností a větší pravděpodobností úspěšného převedení do klinického prostředí.

V tomto přehledu nejprve diskutujeme o současném stavu literatury o modulaci paměti pomocí rTMS, poté nabídneme komentář k vývoji inkognitivní neurovědy, který je relevantní pro intervence rTMS, a nakonec nabídneme několik doporučení pro návrh budoucích výzkumů využívajících rTMS k modulaci člověka. výkon paměti.

Klíčová slova: TMS; rTMS; paměť; hippocampus; mozkové sítě; neinvazivní mozková stimulace;mírná kognitivní porucha; Alzheimerova choroba.

1. Úvod

Lidské paměťové systémy jsou chápány jako nedokonalá záznamová zařízení a výkon těchto systémů je negativně ovlivněn věkem a nemocemi.

Ztráta paměti je nejčastější kognitivní stížností u starších dospělých, zatímco klinicky významné deficity paměti zveličují trendy související s věkem a jsou často připisovány neurodegenerativnímu onemocnění. Nejčastější formou patologického poklesu paměti je demence v důsledku Alzheimerovy choroby (AD) [1]. Bohužel současné farmakologické intervence pro poruchy paměti související s AD, jako jsou inhibitory cholinesterázy, nabízejí omezený přínos pro ztrátu paměti [2,3]; to platí i pro jiné intervence pro AD, jako jsou změny životního stylu [4–6].

Nedostatek účinné léčby ztráty paměti, ať už související s AD nebo ne, ponechává významnou potřebu nenaplněnou: ztráta paměti má negativní důsledky pro nezávislost, autonomii a identitu. Účinná léčba ztráty paměti by mohla tyto schopnosti zachovat [7–9].

Naštěstí nedávná zjištění naznačují, že cílená neinvazivní mozková stimulace (NBS) může nabídnout smysluplné možnosti léčby [10]. Konkrétně se uvádí, že transkraniální magnetická stimulace (TMS), forma NBS, zlepšuje paměť u zdravých mladších dospělých, zdravých starších dospělých a jedinců s AD [11–14].

TMS proto může být příslibem jako potenciální symptomatická léčba ztráty paměti. Přesto přehled současné literatury odhaluje značnou variabilitu metod, výsledků a populací. V souladu s metodologickou variabilitou jsou poznatky z intervencí využívajících repetitivní TMS (rTMS) ke zlepšení paměti nekonzistentní.

Abychom to vyřešili, náš přehled se snaží shrnout výsledky nedávných studií rTMS u pacientů na ADcontinuu, diskutovat o potenciálních zdrojích heterogenity a poskytnout návrhy, jak by pole mohlo zlepšit přesnost a reprodukovatelnost v budoucí práci.

2. Kontrola předchozí práce

2.1. Organizace revize

Provedli jsme narativní recenzi založenou na prohledávání běžně používaných databází indexujících vědecká díla (PubMed, Google Scholar). Po primární identifikaci literatury byly provedeny dopředné a zpětné vyhledávání citací pro studie v tomto původně identifikovaném subjektu.

Zjistili jsme, že výzkumy testující TMS jako nástroj pro zlepšení paměti nebo léčbu ztráty paměti se ve svých přístupech značně lišily. S uznáním této heterogenity jsme identifikovali dvě klíčové nezávislé proměnné, které byly použity k uspořádání našeho přehledu: nejprve místo stimulace a poté cílovou populaci.

Stejně jako u nezávislých proměnných jsme zaznamenali, že výsledky měření lze podobně rozdělit na změny kognitivních schopností (paměť, exekutivní funkce atd.) a změny proměnných v mozku (struktura a/nebo funkce).

Souhrn studií rTMS uspořádaných a anotovaných podle těchto atributů naleznete v tabulce 1. Pokud jde o místa stimulace, výzkumníci nejčastěji vybírali cíle rTMS v oblastech frontální nebo parietální asociace. Důležité je, že tyto oblasti se nacházejí bezprostředně pod lebkou, a tedy v omezeném rozsahu typických systémů TMS (~2–3 cm pod pokožkou hlavy) [15].

V rámci předního laloku mozku se studie často zaměřovaly na dorzolaterální prefrontální kortex (dlPFC). Tuto popularitu dlPFC jako cíle stimulace lze přičíst jeho známým příspěvkům k mnoha kognitivním procesům včetně pracovní paměti [16–19]. dlPFC je samozřejmě také běžným cílem rTMS pro klinickou léčbu psychiatrických poruch, jako je velká deprese [20].

V širším měřítku je dlPFC obecně uznáván jako oblast mozku, která je pro rTMS proveditelná i bezpečná [21]. Méně častou alternativou pro rTMS byl parietální lalok a v rámci něj se studie rTMS nejčastěji zaměřovaly na posterolaterální parietální kortex nebo angulární gyrus. (AG) [13,22].

Při studiích rTMS a paměti byl AG často zacílen kvůli své konektivitě, jak strukturální, tak funkční, k oblastem mediálního temporálního laloku, které podporují procesy deklarativní/relační paměti.

Dále se předpokládá, že AG je součástí rozsáhlé vnitřní mozkové sítě, sítě výchozího režimu (DMN), která se podílí na normální funkci paměti [23–27]. Navíc je DMN zvláště ovlivněn AD [25,28,29], takže modulace DMN pomocí rTMS je potenciálně zajímavou terapií. Informace o mechanismech TMS naleznete v rámečku 1.

Pokud jde o cílové populace, zatímco mnoho studií účinků rTMS na paměť se zaměřilo na zdravé mladší a zdravé starší jedince, existuje stále více studií zkoumajících potenciál rTMS při léčbě ztráty paměti v klinických populacích (např. [30–32]).

Studie využívající rTMS rovněž zahrnovaly jedince s klinickými stavy, které často předcházejí AD, včetně (amnestického nebo neamnestického) mírného kognitivního poškození (aMCI/MCI) [33–35].

V našem přehledu publikovaných prací se intervence rTMS pro paměť, která se nejčastěji týká stimulace frontálního laloku, zaměřují na zdravé jedince, takže začneme shrnutím zjištění z těchto studií.

2.2. rTMS předních laloků

2.2.1. rTMS of dlPFC: Zdravý mladý a zdravý starý

V současné literatuře byl dlPFC stimulován řadou parametrů rTMS a některé zprávy naznačují, že levý a pravý dlPFC mohou na rTMS reagovat odlišně.

V rámci studií zaměřených na dlPFC u zdravých dospělých zvažovaných v tomto přehledu byla častěji cílena levá hemisféra. rTMS levého dlPFC má středně konzistentní účinky na funkční konektivitu v klidovém stavu (RSFC), ale méně konzistentní kognitivní výsledky.

Pokud jde o kognitivní změny související s levým dlPFC rTMS, osm z dvanácti zde uvedených studií uvádělo významné kognitivní zlepšení spojené s vysokofrekvenční stimulací [14,34,35,38,39,41,42,44–46,71,72]. Jedna studie využívající nízkofrekvenční rTMS však ilustruje heterogenitu výsledků v této doméně a uvádí akutní kognitivní poruchu [43].

Heterogenitu metod a výsledků rTMS lze pozorovat i v omezené doméně rTMS levého dlPFC zdravých dospělých. V jedné studii Chung a kolegové použili intermitentní stimulaci theta burstem (iTBS) rTMS zacílení na levý dlPFC [41]. rTMS při 50%, 75% a 100% motorickém prahu (MT) bylo spojeno s různými výsledky pro každou intenzitu.

Jejich studie pozorovala odpověď podobnou křivce ve tvaru obráceného U, s nevýznamnými výsledky na 50 %, kognitivním zlepšením na 75 % a středním zlepšením na 100 %.

V podobné studii Davis a kolegové aplikovali 5 Hz rTMS při 120 % MT na levý dlPFC, ale nepozorovali žádnou významnou změnu v kognitivních schopnostech [42]. Tyto studie společně naznačují, že vyšší intenzita stimulace rTMS striktně neodpovídá zlepšeným výsledkům a že mohou existovat interakce mezi intenzitou stimulace a výsledky frekvence.

Ve dvou studiích popsaných výše [41,42] byla rTMS spojena se změnami proměnných RSFCor EEG. Davis a kolegové dále pozorovali, že změny RSFC byly spojeny s lepším kognitivním výkonem, včetně zvýšené podobnosti vzorců aktivace mozku během kódování a vyhledávání během paměťové úlohy [42,44].

Je zajímavé, že předchozí studie rTMS zaměřené na dlPFC také naznačují, že stav mozku během rTMS může ovlivnit reakci mozku a související kognitivní účinky. To znamená, že protokol samerTMS může mít různé účinky, když je podáván během plnění úkolu nebo v klidu.

V jedné studii Bakulin a kolegové aplikovali rTMS na levý dlPFC během různých fází modifikovaného Sternbergova úkolu a pozorovali rozdíly ve výkonu n-back spojené s fází stimulace [39].

Konkrétně autoři zjistili, že když byl rTMS aplikován v nepřítomnosti modifikované úlohy, 10 Hz rTMS do levého dlPFC bylo spojeno s významně zvýšeným skóre v úloze n-back.

Naopak, když byl rTMS aplikován během jakékoli fáze modifikovaného úkolu, nebyl pozorován žádný významný přínos. Jiní autoři spekulovali, že rTMS během úlohy může invertovat odpovědi domněle spojené s vysokofrekvenčním a nízkofrekvenčním rTMS [62,73,74].

I když existují určité důkazy o rozdílech v účinnosti mezi rTMS během úkolu a odpočinku, bude zapotřebí další studie, která bude důsledně hodnotit, zda jsou účinky skutečně obrácené a zda je stejná inverze přítomna i pro jiné cíle stimulace.

2.2.2. rTMS dlPFC: MCI a AD

Ačkoli AD a MCI (zejména aMCI) jsou často spojeny s klinickými deficity paměti, studie rTMS v těchto populacích často hodnotily spíše obecné kognitivní výsledky než výsledky specifické pro paměť.

Přesto studie rTMS u jedinců s MCI a AD přinesly relativně konzistentní výsledky. Velká část této konzistence může být odvozena z větší homogenity parametrů rTMS vybraných pro studie těchto populací oproti studiím zdravých jedinců. Například v našem přehledu této literatury byla vysokofrekvenční rTMS často používána ve studiích pacientů s MCI/AD.

V několika studiích, které aplikovaly vysokofrekvenční rTMSto levý dlPFC, byla stimulace spojena se zlepšením skóre jednoho nebo více běžných kognitivních hodnocení, včetně MoCA, MMSE a/nebo ADAS-Cog [14,34,36,45]. V menším počtu studií byla také zaznamenána významná zlepšení u doménově specifických hodnocení paměťových schopností, jako je asociativní paměť a vztahová paměť [38,45,74,81].

Je pozoruhodné, že všechny studie zaměřené na dlPFC u klinicky postižených jedinců pozorovaly kognitivní zlepšení alespoň v jedné doméně.

Konkrétně byla pozorována zlepšení v AVLT, párovém přidruženém učení, MMSE, ADAS-cog, Rivermead Behavioral Memory Test, sekvenování písmen a číslic, asociační paměti, rozpoznávání, logické paměti, MoCA a asociaci slovo/obrázek po deseti nebo více relacích rTMS forkognitivně. postižení jedinci [11,14,34–36,38,45]. V jiné studii Rutherford a kolegové přijali pacienty s AD a aplikovali 20 Hz rTMS při 100 % RMT na bilaterální dlPFC (sériově, po jedné hemisféře) během 13 sezení [ 11].

Za zvláštní zmínku stojí, že dlouhodobé sledování s účastníky odhalilo, že ve srovnání s účastníky náhodně přiřazenými ke kontrolnímu stavu měli významně zmírněnou míru poklesu.

Replikace tohoto slibného nálezu by byla důležitým krokem ke zobecnění klinické léčby. Konečně bylo také publikováno, že nízkofrekvenční rTMS pravého dlPFC byla spojena s kognitivním zlepšením [33,82–84].

Toto zjištění může být zajímavé v kontextu zdravého i patologického stárnutí, protože existují určité důkazy, že pravý dlPFC vykazuje hyperaktivitu spojenou se sníženou kognitivní výkonností [85,86].

2.2.3. rTMS jiných oblastí čelního laloku

Zatímco dlPFC byl nejčastějším cílem pro rTMS ve frontálním laloku, bylo zaměřeno také několik dalších míst ve frontálních oblastech. Mezi tato místa patří precentralgyrus, střední frontální gyrus a pravý mediální frontopolární kortex.

Jung a kolegové zkoumali účinky 1 Hz rTMS na levý a pravý precentrální gyrus, dvě další neasociační oblasti [49]. Pozorovali sníženou konektivitu mezi DMN a pravou motorickou sítí, ostrovní sítí a vizuální sítí připisovanou rTMS.

Navíc rTMS během úkolu vedl ke snížení konektivity mezi DMN a dorzální pozornostní sítí a ke zvýšení konektivity mezi DMN a frontoparietální sítí.

Pokud jde o pravý mediální frontopolární kortex jako cíl, jedna studie zkoumala účinky 20 Hz nebo 1 Hz rTMS v jedné relaci [50].

V tomto případě autoři hlásili změny RSFC spojené se zlepšenou kognicí pro 20 Hz stimulační skupinu a změny spojené s horší kognicí po 1 Hz rTMS ve skupině nízkofrekvenční stimulace. rTMS středního frontálního gyru (MFG) také zkoumali Wang a kolegové [48]. Tato skupina podávala 10 Hz rTMS buď do levého nebo pravého středního frontalgyru cíle po dva po sobě jdoucí dny.

Zatímco zlepšení relační paměti závislé na hipokampu bylo zjištěno po stimulaci cíle pravé hemisféry, žádné takové změny nebyly přítomny po rTMS na levé straně.

Rozdílné účinky rTMS aplikované na levou a pravou MFG lze připsat lateralitě, ale replikace by byla důležitým krokem k usnadnění interpretace těchto nálezů.

Je zajímavé, že druhá studie rTMS aplikovaná na MFG použila RSFC ke stanovení cíle anrTMS. Lynch a kolegové aplikovali přístup založený na konektomech k identifikaci nezávislých cílů pro každý subjekt v rámci správného MFG na základě RSFC v rámci sítě [47]. Autoři aplikovali jedinou relaci cTBS rTMS na správný MFG a pozorovali snížený výkon pracovní paměti spojený s stimulace.

2.3. rTMS parietálních laloků

2.3.1. rTMS společnosti AG: Zdravý mladý a zdravý starý

Mimo frontální lalok leží velká část asociační kůry přístupné typickým TMS přístupům v laterálních částech parietálního laloku. V kontextu studií TMS souvisejících s pamětí byly nejčastěji zacíleny lokality v dolním parietálním laloku.

To je pravděpodobně způsobeno asociacemi s výkonem paměťových úloh na základě neuropsychologických a neurozobrazovacích studií [87–90]. Zejména levý AG byl oblíbenou volbou pro modulaci paměťové funkce založenou na rTMS. rTMS od AG se ukázal jako plodný pro výzkumníky paměti, což nejjasněji ilustruje práce Vosse a kolegů [12,22,54,61].

Úhlový gyrus je kortikální oblast v efektivním rozsahu rTMS, která vykazuje silné RSFC s hipokampem. Zaměřením na složku aDMN funkčně spojenou s hipokampem mnoho výzkumníků aplikovalo rTMS k měření účinků rTMS na funkci paměti závislou na hipokampu. Zejména Voss a kolegové často prokázali úspěch v modulaci výkonu paměti, mozkové aktivity nebo obou pomocí paradigmatu zahrnujícího 20 Hz rTMSto levé AG při 100% RMT [12,13,52–55,58,60].

Jediným významným zdrojem heterogenity ve studiích využívajících toto paradigma byl počet rTMS sezení. Většina studií 20 Hz rTMS od Voss a kolegů zaměřených na levou AG použila pět rTMS sezení [12,13,54–56,58].

Možná není překvapením, že studie rTMS používající pět relací rTMS s podobnými parametry často pozorovaly podobné výsledky. Tyto studie hlásily zlepšení v obou měřeních paměti a RSFC. Konkrétněji jsou v DMN pozorovány změny RSFC spojené se zlepšenou kognicí. Ty sestávaly ze zesíleného RSFC mezi levým AG a levým hipokampem.

Kromě těchto primárních zjištění bylo také publikováno, že rTMS podporuje hipokampální RSFC s DMN složkami mimo AG [12]. V souladu s mechanistickým vysvětlením účinků rTMS na paměť byly tyto změny v RSFC také doprovázeny významnými kognitivními změnami [12,13,54–56,58].

Výše uvedená zlepšení ve výkonu relační paměti po rTMS byla významně větší ve srovnání s účastníky v podmínkách placeba. Podobné zvýšení kognitivní výkonnosti a změny v RSFC byly také pozorovány u několika protokolů rTMS pocházejících ze stejné skupiny [55,91,92].

Dávkování, operacionalizované jako několik stimulačních sezení, může být klíčovým faktorem určujícím účinnost AG rTMS jako terapie zlepšující paměť. Několik studií změnilo dávkování rTMS, aby prozkoumalo tento vztah. V jedné studii Freedberg a kolegové pozorovali, že tři, čtyři nebo pět sezení rTMS levé AG vedlo k podobným změnám RSFC, ale tito autoři nehodnotili změny v paměti [60].

Ve studii s podobným designem, ale nekonzistentními nálezy, Hendrikse a kolegové uvedli, že po čtyřech sezeních rTMS nenašli žádný významný kognitivní přínos [52]. Pro prozkoumání potenciální minimální prahové hodnoty provedli Freedberg a kolegové studii zaměřenou na zjištění dávky.

Tito autoři uvedli, že pro spolehlivou, statisticky významnou změnu v hippocampal-AG RSFC bylo zapotřebí minimálně 5 sezení rTMS [51]. I když tyto studie naznačují, že k dosažení spolehlivých účinků může být nezbytný minimální počet rTMS, Hermiller a kolegové také uvedli, že jediné sezení cTBS rTMS bylo dostatečné k vyvolání srovnatelných změn v RSFC [53].

Zatímco studie 20 Hz rTMS naznačují, že k vytvoření spolehlivých změn RSFC může být zapotřebí tři až pět relací, nedávná studie cTBS, která údajně vyžaduje pouze jednu relaci, je zajímavá.

Zdá se možné, že různé frekvence stimulace nebo různé sady parametrů stimulace mohou vyžadovat jedinečný počet minimálních relací rTMS, aby bylo možné pozorovat významné změny. Budoucí výzkum zkoumající tuto možnost je opodstatněný.

Společnost Right AG se také zaměřila na rTMS. V jediné studii Tambini a kolegové aplikovali cTBS rTMS na pravou AG [61]. Následně bylo pozorováno významné kognitivní zlepšení a spojené se změnami RSFC.

Bohužel to byla jediná studie zaměřená na správnou AG a další výzkum správné AG rTMS u zdravých jedinců je oprávněný.

For more information:1950477648nn@gmail.com