Transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) přes intraparietální sulcus neovlivňuje výkonnost pracovní paměti, část 1

ABSTRAKTNÍ

Byly hlášeny smíšené výsledky dopadu transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) na pracovní paměť.

V posledních letech, s neustálým rozvojem lékařské techniky, se transkraniální stimulace stejnosměrným proudem postupně stala perspektivní léčebnou metodou. Jeho aplikace pokrývají mnoho oblastí, jako je deprese, úzkost, Parkinsonova choroba atd. Tento článek bude zkoumat její vztah s pamětí.

Za prvé, transkraniální stimulace stejnosměrným proudem může podpořit zlepšení paměti. Některé výsledky výzkumu naznačují, že transkraniální stimulace stejnosměrným proudem může pozitivně ovlivnit paměť zvýšením aktivity v hipokampu. V experimentu se paměť subjektů výrazně zlepšila po vícenásobné stimulaci. Tento výsledek má určitý referenční význam pro klinickou léčbu.

Za druhé, transkraniální stimulace stejnosměrným proudem může být aplikována na rehabilitaci paměti. U některých pacientů, kteří utrpěli trauma, jako je trauma mozku, mrtvice atd., může způsobit ztrátu paměti a ovlivnit normální život a práci. Léčba transkraniální stimulací stejnosměrným proudem může podpořit regeneraci poškozených neuronů, a tím zlepšit funkci poškozené oblasti a zlepšit paměťovou schopnost pacienta.

Konečně, transkraniální stimulace stejnosměrným proudem může rozšířit rezervní kapacitu paměťových schopností. I když je paměťová rezerva každého jiná, transkraniální stimulace stejnosměrným proudem může aktivovat neurony v mozku a zvýšit kapacitu paměťové rezervy. To nám umožňuje mít větší schopnost zpracování a kapacitu pro známé a nové informace v následném učení a životě.

Stručně řečeno, vztah mezi transkraniální stimulací stejnosměrným proudem a pamětí má důležité důsledky. Ať už jde o zlepšení paměti, rehabilitaci nebo rozšíření kapacity, má široké vyhlídky na uplatnění a proveditelnost a má pozitivní roli při podpoře lidských životů a práce. 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 účinných látek, které obsahuje, včetně kyseliny tříslové, polysacharidů, flavonoidních glykosidů atd. Tyto složky mohou podporovat zdraví mozku různými cestami.

Klikněte na 10 způsobů, jak zlepšit paměť

Na rozdíl od předchozích studií, které se zaměřovaly hlavně na stimulaci dorzolaterálního prefrontálního kortexu, jsme modulovali oblast levého intraparietálního sulku (IPS), která je považována za podporu aspektů kontroly pozornosti pracovní paměti.

Pomocí experimentálního designu v rámci účastníka účastníci dokončili tři různé podmínky: anodickou stimulaci IPS, katodickou stimulaci IPS a falešnou stimulaci IPS. Byly zadány úkoly vizuální i verbální pracovní paměti.

Ve vizuální úloze si účastníci museli zapamatovat náhodnou sadu barevných postav. Ve slovním úkolu si účastníci museli zapamatovat řetězec písmen. Zátěž pracovní paměti byla manipulována v obou úlohách (šest číslic/písmen vs. dvě číslice/písmena).

Nebyly nalezeny žádné významné rozdíly v přesnosti nebo reakční době mezi anodickými, katodickými a falešnými podmínkami. Bayesovská analýza podpořila důkaz absence účinku.

Výsledky prezaslaná studie přispívá k rostoucímu množství protichůdných důkazů týkajících se modulačních účinků single-sessiontDCS na výkon pracovní paměti.

ÚVOD

Pracovní paměť (WM) zahrnuje několik kognitivních procesů, které nám umožňují udržet aktivní omezené množství informací po krátkou dobu. Je to klíčová schopnost pro rozhodování a uvažování (Diamond, 2013).

Kapacita WM se začíná snižovat relativně brzy v dospělosti (Park et al, 2002) a je často narušena po poranění mozku (Dunning, Westage, & Adam, 2016), v kontextu vývojových a psychiatrických poruch (Kofler et al, 2018; Barch & Ceaser, 2012 ) nebo v důsledku stresu (Kim, Woo, & Woo, 2017).

Mnoho studií se proto pokusilo určit, zda lze kapacitu WM trénovat nebo posílit, s vysoce variabilními stupni úspěšnosti, pokud jde o techniky behaviorální i nervové stimulace (Melby-Lervag & Hulme, 2013; Soveri et al, 2016).

Jednou z běžně používaných technik nervové stimulace je transkraniální stejnosměrná stimulace (tDCS). tDCS sestává z aplikace dvou houbových elektrod namočených ve fyziologickém roztoku do hlavice, kterou prochází slabý proud (0.5–2 mA).

Po několika minutách stimulace je spontánní neuronální aktivita v oblastech kůry pod stimulačními zónami buď zesílena (anodální stimulace) nebo inhibována (katodická stimulace) (Nitsche & Paulus, 2000).

Anodalstimulace se většinou používá ke zvýšení behaviorálního výkonu, zatímco katodická stimulace se používá k jeho zhoršení. Bylo prokázáno, že stimulační účinky přetrvávají krátkou dobu i po ukončení stimulace (Kuo et al, 2013).

tDCS A WM

Během posledních patnácti let se mnoho studií pokusilo použít DCS ke zlepšení WM. Řada těchto studií uvádí pozitivní účinky.

První studie Marshalla, Mölleho, Siebnera a Borna (2005) aplikovala anodickou a katodickou tDCS bilaterálně na dorzolaterální prefrontální kortex (DLPFC), zatímco účastníci prováděli modifikovaný Sternbergův úkol.

Stimulace byla prováděna přerušovaně (15 sekund zapnuto/15 sekund vypnuto) po dobu 15 minut při nízké síle proudu 260 uA. Autoři zjistili prodloužení reakční doby pro anodickou i katodickou stimulaci ve srovnání s toshamem, což naznačuje, že tDCS ovlivňuje nervové zpracování výběru a přípravy odpovědi.

Brzy poté Fregniet al. (2005) prokázali, že anodická stimulace levého DLPFC během úkolu se třemi zády vedla ke zvýšení výkonu z hlediska přesnosti ve srovnání se simulovanou stimulací, zatímco katodická stimulace DLPFC a anodální stimulace primární motorické kůry nevykazovaly žádné rozdíly.

Od té doby některé studie replikovaly tato zjištění (Katsoulaki, Kastrinis, & Tsekoura, 2017 k recenzi), zatímco jiné neuvedly žádné významné účinky tDCS na výkon WM (Robison, McGuirk a Unsworth, 2017; Wang, Wen a Li, 2018 ). Konkrétněji, ve studii sestávající ze čtyř tréninkových lekcí spojených s anodaltDCS přes DLPFC, Ruf, Fallgatter a Plewnia (2017) ukázaly významné zlepšení výkonu WM na úkolu N-back.

Navíc se zdálo, že toto zlepšení lze přenést na podobné, netrénované úkoly a že bude dlouhodobé, protože účinek lze objektivizovat i devět měsíců po školení.

Podobné výsledky byly také získány Au a kolegy (2016), které ukazují, že zisky související s tDCS trvaly několik měsíců po sedmi tréninkových sezeních.

Kromě toho Bogdanov a Schwabe (2016) prokázali, že anodický tDCS přes DLPFC by mohl také významně snížit rušivý účinek stresu WM, a Brunyé, Moran, Holmes, Mahoney a Taylor (2017) ukázali, že anodický tDCS pravořezného gyru by mohl zvýšit WM výkon pro rozpoznávání tváře, ale ne pro objekty bez tváře (domy).

Na druhou stranu, poměrně málo studií neodhalilo žádný významný účinek tDCS na WM.

Například Nikolin, Martin, Loo a Boonstra (2018) porovnávali pět skupin dvaceti subjektů stimulovaných při pěti různých intenzitách (2 mA, 1 mA, 0.034 mA , 0,016 mA a 0 mA) na DLPFC a nezjistil žádné rozdíly ve výkonu mezi skupinami ve vizuální 3-zpětné WM úloze. Podobně Robison a kolegové (2017) uvedli, že stimulace prefrontálního kortexu a zadního parietálního kortexu nevyvolala žádné významné rozdíly ve výkonu WM.

Podobně Nilsson, Lebedev, Rydström a Lövdén (2017) nepozorovali žádné významné rozdíly po dvaceti sezeních behaviorálního WM tréninku spojeného s anodaltDCS DLPFC. Celkově nejnovější metaanalýzy naznačují absenci spolehlivých důkazů pro zlepšení WM související s tDCS (Horvath, Forte, & Carter, 2015;Medina & Cason, 2017) nebo indikují jen velmi malé efekty (Hill, Fitzgerald, & Hoy, 2016; Mancuso, Ilieva,Hamilton, & Farah, 2016).

Horvath a kolegové (2015) spojili všechna měření kognitivních výsledků publikovaná v literatuře a studovali zdravé dospělé populace nejméně dvěma různými výzkumnými skupinami. Provedli 59 různých analýz a ani jedna z nich neprokázala významný účinek stimulace tDCS.

Mancuso a kolegové (2016) zaměřili svou metaanalýzu na studie hodnotící účinky anodické stimulace pravého a levého DLPFC a pravého parietálního laloku a také levého DLPFC ve spojení s WM tréninkem.

Jediný významný (i když malý) výsledek hlášený jejich metaanalýzou bylo zlepšení výkonu WM po stimulaci levého DLPFC ve spojení s tréninkem WM. Hill a kolegové (2016) zkoumali účinky anodického tDCS na různé úlohy WM a zjistili malý, ale významný vliv na dobu reakce (a také trend na přesnost) pro offlinetDCS.

Pro online tDCS nebyly nalezeny žádné účinky. Medinaand Cason (2017) použil metaanalytický nástroj vyvinutý Simonsohnem a kolegy (2014) ke zkoumání distribuce publikovaných p-hodnot jako funkce očekávaných distribucí podle různých velikostí efektů ve studiích, které zkoumali Mancuso a kolegové (2016). Provedením této analýzy p-křivky nenašli žádný důkaz, že studie tDCS byly spojeny se smysluplnými účinky.

ALTERNATIVNÍ PŘÍSTUPY tDCS NA WM

Ve světle dosud recenzované literatury lze vyvodit dva závěry: Buď jsou účinky tDCS na WM velmi malé (nebo žádné), a proto je obtížné je získat a replikovat, nebo má tDCS účinek, ale závisí na konkrétní stimulaci a parametrech úkolu. které jsou v současnosti neznámé.

Cílem této studie bylo prozkoumat druhou možnost pomocí teoreticky a empiricky podloženého stimulačního přístupu WM, založeného na nedávném vývoji našich znalostí o kognitivních a nervových procesech podporujících jak verbální, tak vizuálně prostorovou WM.

Současné teorie WM kladou silný důraz na roli, kterou hraje pozornost. Cowan (1995) se ve svém integrovaném rámci WM a pozornosti domnívá, že podstatnou složkou WM je zaměření a kontrola pozornosti; tyto dvě složky umožňují udržovat obsah paměti v aktivním stavu a jsou považovány za definující, alespoň částečně, kapacitu WM.

Bylo popsáno několik dalších modelů WM, které propůjčují ústřední roli pozornosti ve výkonu WM (Barrouillet, Bernardin, & Camos, 2004;Kane & Engle, 2004). Role procesů pozornosti ve WM je podpořena empirickými důkazy, jako je zapojení dvou dobře známých sítě pozornosti, když účastníci provádějí úkoly WM.

Pozornost závisí na nejméně dvou antagonistických sítích v mozku, dorzální síti pozornosti a ventrální síti pozornosti (Corbetta & Shulman, 2002; Vossel, Geng, & Fink, 2014).

Síť dorzální pozornosti řídí dobrovolné, shora dolů rozmístění pozornosti na předměty nebo místa, zatímco ventrální síť pozornosti řídí přeorientování pozornosti na smyslovou stimulaci vyvolanou bezobslužnými nebo neočekávanými podněty (pozornost zdola nahoru).

Dorzální síť zahrnuje intraparietální sulcus (IPS) a frontální oční pole (FEF) každé hemisféry, zatímco temporoparietální spojení (TPJ) a ventrální frontalcortex (VFC) jsou hlavní oblasti ventrální sítě.

Ukázalo se, že tyto dvě sítě zasahují také do úloh WM, a to způsobem závislým na zatížení a antagonistickým způsobem, pro verbální i vizuální úlohy WM. Síť dorzální pozornosti vykazuje zvýšenou aktivitu v rámci zvyšující se zátěže WM, zatímco ventrální sítě pozornosti vykazují snížení aktivity závislé na zátěži WM (Majerus et al., 2010, 2012, 2016; Todd & Marois, 2004; Todd, Fougnie, & Marois., 2005; Xu & Chun, 2006).

Vzhledem k ústřední roli dorzální sítě pozornosti zaměřené na levý IPS v úkolech WM se tato studie tDCS zaměřila na modulační účinky stimulace levého IPS na verbální a vizuální výkon WM.

Některé předchozí studie tDCS se již zaměřily na stimulaci IPS a přinesly pozitivní výsledky, i když ne přímo v kontextu WM. Například bilaterální stimulace IPS vyvolala lepší výkon při mentálním sčítání, ale ne při Stroopově úloze (Klein et al., 2013; Artemenko, Moeller, Huber a Klein, 2015), zatímco stimulace přes levý IPS vyvolala lepší následné rozpoznání. paměť ve verbálních úlohách epizodické paměti (Jacobson, Goren, Lavidor, & Levy, 2012).

Bylo také prokázáno, že anodická stimulace přes pravý IPS zlepšila výkon sledování objektu ve stavu vysoké zátěže, ale ne ve stavu nízké zátěže, což je v souladu s efektem zatížení paměti na aktivitu IPS (Blumberg, Peterson, & Parasuraman, 2015).

IKromě toho stimulace přes správný IPS ovlivnila výkon v úkolu vizuální pozornosti (Moos, Vossel, Weidner, Sparing, & Fink, 2012). Nedávná studie tDCS od Nikolina, Laufa, Loo a Martina (2019) však neprokázala žádný významný účinek po stimulaci levého IPS na úloze n-backWM.

Je však třeba poznamenat, že u úloh WM pozorovali střední velikosti efektů (např. 0.38 pro3-zpětnou úlohu) a autoři tvrdili, že nedostatek významnosti mohl být důsledkem vysoká interindividuální variabilita výkonu.

Tato studie si klade za cíl rozšířit tyto nové poznatky určením, zda je možné zvýšit a také snížit výkon v úloze WM prostřednictvím modulace aktivity IPS spojené s dorzální sítí pozornosti.

V souladu s předchozími výsledky předpokládáme, že anodická stimulace levého IPS by posílila síť dorzální pozornosti a vedla ke zvýšení výkonu WM, ale pouze při vysokém zatížení WM.

Naopak předpokládáme, že katodická stimulace levého IPS by inhibovala síť dorzální pozornosti a vedla ke snížení výkonu WM pro stav vysoké zátěže WM. Efekty tDCS se při nízké zátěži WM neočekávají, protože tato podmínka je spojena s vysokou úspěšností a netlačí kapacitu WM na její limit.

Použijeme Bayesovu statistiku ke kvantifikaci důkazů pro i proti existenci efektu.

For more information:1950477648nn@gmail.com