Frontoparietaalse võrgustiku sihtimine, kasutades bifokaalset transkraniaalset vahelduvvoolu stimuleerimist motoorsete järjestuste õppimise ülesande ajal tervetel vanematel täiskasvanutel 3. osa

3.4. Reaktsiooniaeg

Suutsime korrata Violante ja tema kolleegide tulemusi parameetri reaktsiooniaja kohta, millel oli oluline stimulatsiooni mõju F(1, 47,10) ¼ 5,33, p ¼.025, hp2 ¼ {{25 }}.1 (keskmine efekt), samuti efekt raskusastmele F(1, 35,77) ¼ 44,61, p < .001 hp2 ¼ 0,55 (suur efekt) ja interaktsiooniefekt F(1, 34,54) ¼ 4,83, p ¼ 0,035, hj2 ¼ 0,12 (keskmine efekt). Post-hoc analüüs Tukey korrektsioonidega näitas olulist erinevust võltsitud ja tegeliku stimulatsiooni vahel 2. raskusastme korral, t(42,1) ¼ 3,22, p ¼ 0,013, kuid mitte 1. taseme puhul t(42,6) ¼ 0,20, p ¼ 0,997.

Näiliku stimulatsiooni ja mälu seos on väga huvitav uurimisvaldkond. Sageli kuuleme mõnda inimest ütlemas, et nad saavad võltsitud stimulatsiooni abil oma mälu parandada, ja seda kinnitavad mõned teaduslikud uuringud.

Näidisstimulatsioon viitab visuaalsele või kuulmissignaalile, mida keskkonnas ei eksisteeri, kuid mis on kunstlikult loodud. Võttes näitena visuaalse võltsimulatsiooni, saame kasutada välku äkilise valguse tekitamiseks või kuvada kiiresti pilte, et mõjutada inimeste tähelepanu ja mälu. Sarnaselt võib kuulmisstimulatsiooni saavutada ka teatud heli esitamise või erinevate kõneklippide kiire monteerimisega.

Mõned hiljutised uuringud on näidanud, et näiline stimulatsioon võib aktiveerida meie aju ja parandada mälu. Seda seetõttu, et kui need signaalid meid stimuleerivad, teostab meie aju automaatselt teatud töötlusi, näiteks lisab selle teabe meie töömällu või mobiliseerib meie pikaajalist mälu. Loomulikult ei ole see efekt pikaajaline ja kestab tavaliselt vaid paar minutit. Kuid kui me neid signaale õigesti kasutame, saame parandada oma õppimist ja mälu tõhusust.

Tuleb märkida, et valestimulatsiooni mõistlik kasutamine on väga oluline. Ülemäärane sõltuvus stimulatsioonist võib põhjustada aju liigset väsimust, mis mõjutab meie õppimist ja mälu. Lisaks ei sobi see meetod kõigile. Mõnedel inimestel võivad valgus- või helitundlikkuse tõttu tekkida kõrvaltoimed ja nad peavad seda meetodit vältima.

Lühidalt öeldes võib vale stimulatsiooni mõistlik kasutamine parandada meie mälu, kuid me peame pöörama tähelepanu mõõdutundele ja vältima sellele meetodile liigset sõltuvust. Samal ajal peame ka edaspidi aktiivselt otsima teisi õppimis- ja mälutehnikaid, et paremaid tulemusi saavutada. On näha, et me peame parandama mälu ja Cistanche deserticola võib oluliselt parandada mälu, sest Cistanche deserticola on traditsiooniline Hiina ravimmaterjal, millel on palju ainulaadseid toimeid, millest üks on mälu parandamine. Hakkliha tõhusus tuleneb selles sisalduvatest erinevatest toimeainetest, sealhulgas hapetest, polüsahhariididest, flavonoididest jne. Need koostisosad võivad aju tervist mitmel viisil edendada.

Klõpsake nuppu Tea 10 võimalust mälu parandamiseks

Mõlemad tingimused näitasid 1. ja 2. taseme vahelise reaktsiooniaja märkimisväärset pikenemist, mis oli silmatorkavam võltstingimustes t(36,4) ¼ 6,16, p < .001 kui tegelik tingimus t(36,4) ¼ 3,25, p ¼ .013 3-tagaraskusastme lisamine mudelile andis tulemuseks stimulatsiooni mõju puudumise F(1,78,24) ¼ 1,61, p ¼ ,209, oluline mõju raskusastmele F(2,67,65) ¼ 34,99, p < 0,001 ja interaktsiooniefekt puudub F(2, 67,65) ¼ 0,75, p ¼ ,478, vt joonis 5.

3.5. N-tagasi jõudlusparameetrid (löögid, valehäired, täpsus)

Analüüsid ei näidanud stimulatsiooni peamist mõju ühelegi neist parameetritest 2 ja 3 raskusastme mudelite puhul. Märkimisväärne põhimõju oli raskusastmel. Näitab jõudluse olulist langust kõigi parameetrite n-tagasi taseme tõusuga. Puudusid stimulatsiooniraskuste koostoimeefektid. Statistilised tulemused leiate tabelist 1.

3.6. Tippsageduse analüüs

EEG mõõtmiste käigus saadi N-tagasi ülesande algtaseme eelse mõõtmise käigus andmed 9 elektroodilt. Ülejäänud uuringu jooksul kasutati individuaalse maitsestimulatsiooni sagedusena kombineeritud 3 N-selja taseme individuaalset keskmist tippsagedust. Üldkeskmise tippsageduse tulemused näitasid rühma keskmist 4,5 (sd ¼ 0,28) vahemikus 4,1 kuni 5,4. Lisateavet leiate tabelist 2.

3.7. Stimuleerivad aistingud ja pimestav

Stimulatsioonitundlikkuse intervjuu põhjal ei ilmnenud tACS-i stimulatsiooni tõttu kahjulikke mõjusid ja teatati ainult väikestest tACS-i tunnetest. Enamik osalejaid vastas kas "puudub" või "kerge". Veelgi enam, ühegi tajutava aistingu puhul ei olnud stimuleerimise ja võltstingimuste vahel olulist erinevust, vt tabel 3.

Osalejad ei suutnud vahet teha tõelise ja vale stimulatsiooni vahel. Binoomtest näitas, et 1. seansi ajal oli õigete vastuste osakaal 0,4, mis ei erinenud oluliselt tõenäosustasemest (0,5), p ¼ ,503 . 2. seansi puhul oli õigete vastuste osakaal 0,6, mis ei erinenud oluliselt juhusest, p ¼ 0,503, vt tabel 4.

4. Arutelu

Selle uuringu peamine tulemus on see, et isikupärastatud, bifokaalne ja õige FPN-iga sünkroonitud tACS võib parandada tervete eakate suure WM-koormusega SFTT-i jõudlust. Seevastu see sekkumisparadigma ei mõjutanud jõudlust SFTT ajal, kui WM-koormus oli madal. Need leiud näitavad, et bifokaalse teeta-tACS-i efektiivsus, mida rakendati sünkroonselt DLPFC-le ja PPC-dele, sõltub kognitiivsetest nõuetest ja kognitiivsest seisundist ülesande ajal. Seda aspekti toetavad veelgi järeldused, et tACS parandas ka N-tagasi ülesande toimivust, mis on spetsiifiline piisavalt nõudlikule raskusastmele.

4.1. Mootorülesanne

Käesolevad tulemused toetavad seisukohta, et parempoolsele FPN-ile rakendatud sünkroniseeritud bifokaalsete teeta sagedusvõnkumiste põhjuslik mõju motoorse järjestuse õppeülesande täitmisele.

Korrelatiivseid tõendeid FPN-i aktiveerimise kohta sõrmede koputamise ajal on varem näidatud neuropildistamise abil [62, 63]. Witti ja tema kolleegide (2008) metaanalüüs on näidanud, et visuaalselt või iseseisvalt sooritatud sõrmede koputamise ülesanded kutsuvad esile paremas DLPFC-s ja paremas alumises parietaalkoores konkordantse aktiivsuse [63]. Meie teadmiste kohaselt oli see siiski esimest korda kasutati FPN-i tACS-i paradigma sihtmärgina eesmärgiga parandada MSL-i.

Siin saime näidata jõudluse paranemist ja vihjet treeninguefektide võimalikule parandamisele selle lähenemisviisiga, kuid ainult SFTT-tingimuste puhul suure WM-koormusega (mälestatud seisund). Seetõttu sõltus praeguse orkestreeritud stimulatsiooni paradigma tõhusus motoorse käitumise suhtes WM koormuse suurusest ülesande ajal. See on kooskõlas Violante ja kolleegide (2017) uuringuga, mis näitas, et teeta tACS paremale FPN-ile parandas WM-ülesande jõudlust, kuid ainult suurema WM-koormusega ülesande puhul [24]. Seda võib seletada asjaoluga, et FPN näitab teeta-vahemikus suuremat koherentsust suure WM-koormusega WM-ülesannete ajal [64]. Arvatakse, et tACS-i kasutamisel on võimalik koherentsust eksogeenselt suurendada, kaasates kortikaalset võnkumist kaugete piirkondade vahel [20]. Kuigi me ei kontrollinud võrgu sidusust EEG või muude neuropiltimise meetmete kasutamisega, oletame, et eksogeenselt indutseeritud teeta võnkumised võisid võimendada käimasolevat füsioloogilist võnkuvat aktiivsust, mis on seotud WM-i töötlemisega, mis omakorda on toetanud kõrge WM-iga motoorse ülesande jõudlust ja omandamise protsessi. koormus, kuid mitte madala WM-koormusega.

Teine võimalik seletus on see, et FPN-i kaasamine on seotud WM-i konkreetse alamprotsessiga. WM-i saab jämedalt jagada kolmeks alamprotsessiks: kodeerimine, hooldus ja taastamine [65]. Mäletamata SFTT tingimus nõudis, et osalejad õppisid liigutuste sooritamise ajal järjestuse selgeks, mis jääb kodeerimisfaasi alla. Meeldejäetud SFTT seisundi ajal pidid osalejad liigutuste tegemise ajal säilitama ja hankima varem õpitud järjestuse. Hiljutine metaanalüüs on näidanud, et üleminekul kodeerimiselt hooldus- ja otsinguetappidele suureneb FPN-i kaasatus järk-järgult. Seetõttu võib hüpoteesida, et meelde jäetud SFTT seisund saab FPN-st kui sihtmärgist rohkem kasu, samas kui meeldejätmata SFTT seisund saab rohkem kasu teiste ajupiirkondade stimuleerimisest. Näiteks omandamise faas sõltub suuresti dorsaalsest tähelepanuvõrgustikust, mis hõlmab peamiselt eesmisi silmavälju ja intraparietaalseid sulusi [65, 66]. Lisaks on uuringud näidanud M1 suurt kaasatust õppimise varases staadiumis, kusjuures aktiivsus väheneb algtasemeni, kui järjestus saab selgesõnaliselt teada [67, 68].

Esi- ja parietaalpiirkondade kaasatus MSL-i ajal on hästi kindlaks tehtud, kuid nende täpne funktsionaalne roll pole selge [67, 69e71]. MSL-i saab jagada kolmeks erinevaks õppefaasiks: 1. etapp omandamiseks, 2. etapp konsolideerimiseks ja 3. etapp säilitamiseks. Varajane õppimisfaas tugineb rohkem kognitiivsetele protsessidele, nagu WM, mis näitab aktivatsiooni prefrontaalses ajukoores ja parietaalsetes piirkondades [72e74]. Selles uuringus on FPN-i sihtimise tõhusus MSL-ülesande jõudluse parandamiseks tõenäoliselt spetsiifiline WM-i koormusele. Uuringud, mis keskendusid WM protsessidele, näitasid, et FPN on seotud teabe säilitamise ja manipuleerimisega, kui teeta võnkumised on kahe ajupiirkonna vahel sünkroonis [25, 64]. See võib selgitada, miks mootori jada ülesande jõudlus paranes ainult suure WM-koormuse ülesande ajal, kus osalejad pidid jada mälu järgi sooritama.

Veelgi enam, nii täpsus kui ka kiirus paranesid tACS-i stimulatsiooni tõttu meeldejäävas seisundis märkimisväärselt. Tõeline stimulatsioon põhjustas aga täpsuse järsu suurenemise, samas kui võltsrühm paranes järk-järgult. Sarnaseid tulemusi on näidatud uuringus, milles võrreldi SFTT M1-le rakendatud tegelikku ja fiktiivset anoodilist transkraniaalset alalisvoolu stimulatsiooni (DCS). Võrreldi erinevaid vanuserühmi ja vanematel täiskasvanutel suurenes järsult täpsus reaalstimulatsiooni rühmas ja järkjärguline tõus võltsrühmas [75]. Nad väidavad, et aktiivne M1 stimulatsioon hõlbustas järjestuse kodeerimist ja mälus salvestamist. Käesolevas uuringus oli stimulatsiooni sihtmärk FPN ja see oli efektiivne meeldejäänud seisundis, kui järjestused olid juba õpitud. Seda tulemust võib ajendada suurenenud suutlikkus säilitada ja taastada varem õpitud jada, mis on tingitud teeta võnkumiste sünkroniseerimisest FPN-is [65].

Selle uuringu eesmärk oli laiendada varasemaid uuringuid, mis olid suunatud FPN-ile bifokaalse teeta-tACS-iga, et parandada WM-i jõudlust[24,25,76,77], kasutades sarnast seadistust, et uurida mõju MSL-ile. See on esimene kord, kui mõlemad DLPFC-d ja PPC on suunatud bifokaalse teeta-tACS-i kasutamisele mootorijärjestuse õppeülesande ajal. Peamine eesmärk oli sihtida FPN-i kui võrku, mis on osutunud WM-i jaoks oluliseks ja on näidanud aktiveerimist MSL-i ajal [18,24e29,76,77]. Kuigi suutsime näidata, et FPN-i bifokaalne tACS oli efektiivne, kui WM-koormus oli kõrge, ei saa me välistada, et selle efekti võis tekitada kas DLPFC või PPC monofokaalne stimulatsioon. Selle uuringu eesmärk ei olnud võrrelda monofokaalse teeta-ACS-i ja bifokaalse teeta-tACS-i efektiivsust MSL-i suhtes. Kuid lähtudes nende piirkondade bifokaalse teeta-tACS-iga sihtimise positiivsest mõjust MSL-i ülesande täitmisele, on vaja täiendavaid uuringuid, et määratleda täpsed töömehhanismid ja määrata monofokaalse stimulatsiooni mõju kummalegi kahest piirkonnast eraldi. Võrdlevate uuringute puudumise tõttu ei saa teha lõplikku veenvat väidet bifokaalse FPN-i stimuleerimise kasulike mõjude kohta, mis on suunatud ühele sihtajupiirkonnale. Tulevaste uuringute käigus tuleb seda avatud küsimust üksikasjalikult käsitleda.

4.2. Isikupärastatud tACS

Selles uuringus on MSL-i ja kognitiivse funktsiooni jaoks kasutatud isikupärastatud tACS-i stimulatsiooni thetarange'is. See lähenemisviis põhines Reinharti ja Nguyeni (2019) nutikatel andmetel, mis näitasid isikupärastatud frontotemporaalse teeta-tACS-i kasulikku mõju võrreldes standardse teeta-tACS-iga tervete vanemate täiskasvanute WM-ülesandele [57]. Individuaalseid tippsagedusi mõõdeti samal ajal, kui osalejad täitsid individuaalse stimulatsiooni sageduse määramiseks N-tagasi ülesande, kuigi isikupärastatud ja standardsete sageduste võrdlus ei kuulu käesoleva uuringu ulatusse. Eeldame, et stimuleerimisparadigmade individualiseerimine võib olla oluline tänu tõhusamale tippsagedusele, nagu soovitasid näiteks Reinhart ja Nguyen, aga ka madalate teeta sageduste (4e4,5 Hz) ja kõrge teeta sageduste (7 Hz) erineva funktsionaalse mõju põhjal. WM-i jõudlus [78e80]. Täpsemalt parandas 4 Hz tACS paremale parietaalsele ajukoorele WM võimsust, samas kui 7 Hz tACS vähendas WM võimsust tervetel noortel täiskasvanutel [78e80]. Jones jt ​​võrdlesid FPN-ile rakendatud bifokaalset 7 Hz tACS-i 4,5 Hz tACS-iga ja leidsid WMperformance'ile positiivset mõju 4,5 Hz, kuid mitte 7 Hz stimulatsioonil [79]. Siiski on ka teateid, mis ei näidanud isikupärastamise mõju, nagu näiteks praeguses TMS-i uuringus [81].
Keskmine stimulatsiooni sagedus käesolevas uuringus oli 4, 5 Hz, mis sobib ülalnimetatud madala teeta sagedustega, mis on olulised WM jaoks. Kuna isikupärastatud ja standardse (isikupärastamata) theta tACSi võrdlus ei kuulunud käesoleva uuringu ulatusse, ei saa me teha järeldusi selle kohta, kas isikupärastamine on käesolevas uuringus tõhusam kui isikupärastamata bifocaltACS teeta vahemikus, on huvitav küsimus. mida tuleb eelseisvates õpingutes käsitleda.

4.3. N-tagasi ülesanne

N-tagasi ülesande kasutamise põhjus oli kahekordne. Esiteks ja eelkõige individuaalse teeta sageduse mõõtmiseks WM-ülesande täitmisel. Teiseks kasutati seda täiendava kontrollkatsena, et kontrollida, kas stimulatsioon oli tõepoolest suunatud FPN-ile ja moduleerib FPN-i poolt töödeldud võtmefunktsiooni. WM-i ülesande käitumistulemused toetavad arvamust, et FPN-i ühendamine ACS parandab WM-i jõudlust [24, 25]. Kuna puudusid neuropildiandmed, mis kinnitaksid, et FPN oli tõepoolest suunatud, annab WM-i jõudluse käitumuslik erinevus korrelatsioonitõendi.

Selles uuringus saime korrata Violanteet al. Näidates, et ajukoore võnkumiste eksogeenne sünkroniseerimine teeta-vahemikus parandas WM-i jõudlust, kui kognitiivsed nõudmised olid mõõdukalt kõrged (2-tagamistase) [24]. Oleme tulemusi laiendanud, näidates, et see kehtis ainult 2-tagasitasemele, mitte aga keerulisemale 3-tagajärgule. Stimulatsiooniparadigma tõhusus näib järgivat ümberpööratud U-kujulist seost ülesande raskusega. Käesolevas uuringus osalesid terved vanemad täiskasvanud. Kuigi praegu on ebaselge, kas noortel täiskasvanutel oleks 3-seljaülesande ajal võnkuvast sünkroonimisest siiski kasu, võib oletada, et invertedu-kuju, mille tipp on 2-seljaülesande juures, on vanusega seotud.

Uuringud, milles võrreldi noorte ja tervete eakate inimeste jõudlust WM-ülesannete täitmisel, on näidanud vanusega seotud jõudluse vähenemist, eriti suure kognitiivse nõudlusega ülesannete puhul[82,83]. Vastuseks suurele WM-koormusele ilmneb vanematel täiskasvanutel suhteline hüpoaktivatsioon fronto-parietaalsetes piirkondades võrreldes noorte täiskasvanutega [82, 84]. Hüpotees "Närviahelate kompenseerimisega seotud kasutamine" annab selle nähtuse raamistiku; vanusega seotud hüperaktivatsioone on näha madala WM-koormusega ülesannete puhul, mis on tingitud vähenenud neuraalsest efektiivsusest, hüpoaktiveerumisest kõrge WM-koormusega ülesannete puhul, mis on tingitud vähenenud närvivõimsusest [85]. See näitab, et vanemad täiskasvanud kasutavad kompenseerivaid mehhanisme juba madala WM-koormusega ülesannete puhul (1-tagasi) ja seetõttu ei suuda nad suure WM-koormusega ülesannete ajal vajalikke närviressursse värvata (3-tagasi)[82,83].

Heinzel ja tema kolleegid oletasid, et neuronaalse aktiivsuse muutus on tingitud FPN-i sidumise vähenemisest; need näitasid, et eesmine ja parietaalne ühenduvus vähenes vanematel täiskasvanutel 2-selja ja veelgi enam 3-tagasi ülesannete ajal [73,86]. See võib viidata sellele, et 2-taga- ja 3-tagaülesannete stimuleerimise tõhususe erinevus on seotud FPN-i puuduliku sidumise astmega nende ülesannete sees ja et tACS-i sekkumisviis suudab neid mehhanisme piisavalt kompenseerida. 2-tagasi ülesande jaoks, kuid mitte enam 3-tagasi ülesande jaoks. Paranemise puudumine 1-selja seisundi ajal võib viidata sellele, et loomulikud kompensatsioonimehhanismid ei ole selle stimulatsiooniparadigma mõjude suhtes tundlikud. See viitab spetsiifilisele efektiivsusele, mis sõltub WM koormuse suurusest põhjustatud aju seisundist.

N-tagasi ülesande tulemused näitasid spetsiifilist mõju reaktsiooniaegadele, mitte tabamussagedusele, valehäiretele ja täpsusele. Need leiud on sarnased varasemate Polania jt uuringutega. (2012), Violante jt. (2017) ja Alekseichuk jt. (2017), mis kasutas FPN-i sihtimiseks thetatACS-i. Sünkroniseeritud tACS vähendas reaktsiooniaegu [24, 25], samas kui desünkroniseeritud tACS suurendas visuaalse WM ülesande reaktsiooniaega [25, 76]. Reaktsiooniaegadele, kuid mitte teistele parameetritele avalduva mõju täpne põhjus on endiselt tabamatu. Violante jt näitasid seost suurenenud parietaalse BOLD-i aktiveerimise ja vähenenud reaktsiooniaja vahel [24]. Tõendid viitavad parietaalpiirkonna kriitilisele rollile WM hoolduses [87]. Seetõttu väidavad Violante jt, et neuraalse aktivatsiooni suurenemine parietaalsetes piirkondades võis olla koostoimes reaktsiooniaegadega seotud mehhanismidega [24]. Küll aga Alekseichuk jt. väidavad, et paranenud reaktsiooniajad on võrguga seotud, kuna nad leidsid pärast prefrontaalsete piirkondade desünkroniseerimist parietaalsetest piirkondadest suurenenud reaktsiooniajad [76]. Nad väidavad, et see on tingitud teabe omastamise vähenemisest, mis kajastub kestvas teeta rütmi desünkroniseerimises ajukoores [76]. Kuigi tulemused näivad viitavat sünkroniseeritud teeta-tACS-i spetsiifilistele mõjudele reaktsiooniaegadele, jäävad täpsed mehhanismid ebaselgeks. WM-ülesannete ajal reageerimise täpsete füsioloogiliste mehhanismide eraldamiseks on vaja täiendavat analüüsi.

4.4. Tulevased sammud

Käesolev uuring oli põhimõtet tõendav uuring, et uurida FPN-i osalemist motoorses järjestusõppes. Sellel uuringul on mõned piirangud, mida arutatakse tulevaste uuringute soovituste põhjal. Esiteks näitavad praegused andmed selget mõju sekkumisviisi käitumuslikule toimimisele ülesande ajal, kuid pole selge, kas see mõjutab õppimist. Tingimuste ja plokkide vahel ei olnud selget statistilist koostoimet, mis kinnitaks tugevat õppimisefekti, kuigi tõenäoliselt on vihjeid potentsiaalsele täiendavale mõjule õppimisele, kasutades täpsuse kursi muutusi ja suundumust kogu õppimise erinevusele koolituse lõpus. Seda olulist avatud küsimust tuleb üksikasjalikult käsitleda eelseisvates intensiivsema koolitusega uuringutes (nt pikemad treeningsessioonid, mitu koolitust). Pealegi suurendavad järelkontrollid meie arusaama käitumise parandamise konsolideerimisest ja võimalikust säilitamisest. Motoorne õpe hõlmab mitmeid protsesse, nagu võrgu- ja võrguühenduseta õpe. Veebiõpe on täiustamine ülesande koolituse ajal; võrguühenduseta õppimine toimub pärast treeningut ja on õpitud käitumise kinnistamise oluline osa [67,88e90].

Mitu seanssi võimaldab meil uurida, kas paranemine jätkub ka mitme koolituse korral, mõjutab erinevalt võrgu- ja võrguvälist õppimist (ainult jõudlusele) ja kas see püsib pikema aja jooksul. Teiseks ei saa me praegu järeldada, kas stimulatsiooni sageduse isikupärastamine on kasulik võrreldes Standarditud sagedus (nt 6 Hz) stimulatsiooniks käesolevas uuringus [23e25]. See aspekt jäi käesoleva uuringu ulatusest välja ja seda tuleb eelseisvates uuringutes käsitleda. Standardiseeritud ja isikupärastatud stimulatsiooniparadigma võrdlemine annab seejärel veenvamad tulemused endogeense võnketegevuse isikupärastamise tähtsuse kohta käesolevas ülesandes. Lõpuks peaksid tulevased uuringud lähenemise isikupärastamiseks isikupärastama elektroodide paigutuse individuaalses ajus simulatsioonide põhjal.

Käesolevas uuringus määrati elektroodide paigutus standardsete asukohtade järgi, kasutades 10/20 süsteemiga EEG-korki. Oleme kasutanud kontsentrilisi elektroode ja iga montaaž koosnes väikesest ringikujulisest keskelektroodist, mida ümbritses suurem tagasivooluelektrood. On näidatud, et see seadistus parandab fookuskaugust võrreldes teiste elektroodidega, nagu 5 5 cm ristkülikukujulised elektroodid või elektroodide seadistused, kus tagasivooluelektrood on eraldi piirkonnas [91]. Elektrivälja jaotuse simuleerimiseks vaadake joonist 2B. See täiustatud seade rõhutab elektroodide paigutuse täpsuse tähtsust, kuna stimulatsioon on kõige tõhusam elektroodide keskpunkti lähedal [92].

Praegu kasutatavat 10-20-elektroodisüsteemil põhinevat tehnikat on NIBS-i uuringutes laialdaselt kasutatud [93]. See on aga standardiseeritud elektroodide paigutussüsteem, mis põhineb anatoomilistel maamärkidel, mis võivad osalejate lõikes erineda [94]. Scriveneri ja Readeri hiljutises uuringus võrreldi elektroodide paigutuse asukohti EEG-korgi kasutamisega samade osalejate MRI-kujutistega. Nad leidsid, et elektroodide paigutused kaldusid tegelikest ajukoore asukohtadest kõrvale, väikseima SD-ga 4,35 mm eesmises piirkonnas ja suurimas. SD 6,25 mm kuklaluu ​​ja parietaalpiirkonnas[95]. Tõenäoliselt ei põhjusta need kõrvalekalded stimulatsiooni fookuse tõttu käitumise erinevusi. Siiski näitab see, et sihtmärkide asukoha täpse määratlemise ja elektroodide paigutuse järjepidevuse osas on arenguruumi. Täpsuse parandamise viis on kasutada neuronavigatsioonitehnikaid, mis juhinduvad struktuursest neuropildist või funktsionaalsest MRI-st, et määrata stimulatsiooni täpsed sihtmärgid[93].

5. Järeldus

Kokkuvõttes suutsime selles uuringus näidata põhjuslikku seost FPN-i stimuleerimise ja anMSL-i ülesande täiustamise vahel. Veelgi enam, suutsime näidata FPN-i sünkroonimise eristavat efektiivsust madala ja suure WM-koormusega motoorsete ülesannete puhul, mille tulemuseks oli suure WM-koormusega mootoriülesande jõudluse paranemine, kuid madala WM-koormusega motoorsete ülesannete jaoks ei olnud stimuleerivat mõju. Vaatamata selgele mõjule jõudlustasemele, ei olnud selget mõju, tõenäoliselt vihjet, motoorse õppimise tõhustamisele, aspekti, mida tuleb eelseisvates uuringutes üksikasjalikult käsitleda. Toimemehhanismid viitavad stimulatsiooni mõjule järjestuste säilitamise ja sooritamise paranenud võimele. Praegused teadmised tACS-i kasutamise kohta eesmiste ja parietaalsete piirkondade sihtimiseks MSL-i parandamiseks on piiratud. Need tulemused näitavad aga, et FPN-i sihtimine isikupärastatud bifokaalse võnkestimulatsiooni võrguna on paljutõotav lähenemisviis. Lisaks näitas käesolev uuring, et FPN-ile rakendatud teeta tACS parandas WM-i jõudlust. See näitab motoorsete ja kognitiivsete domeenide olulist koosmõju, osutades sellele kui paljulubavale sihtmärgile NIBS-il põhinevate sekkumisstrateegiate jaoks. Selle edukaks tegemiseks on aga kriitilise tähtsusega, et selline lähenemine võib olla tõhus ainult siis, kui vastava ülesande kognitiivne koormus on märkimisväärselt kõrge, nagu näitab siin WM-koormus.

Kokkuvõttes parandas FPN-ile rakendatud isikupärastatud orkestreeritud bifokaalne tACS MSL-i ülesande jõudlust. See võib pakkuda paljutõotavat strateegiat motoorsete oskuste ja motoorsete oskuste parandamiseks ebatervislikel vanematel täiskasvanutel ja neuroloogilistel patsientidel, kellel on puudujääk motoorses jõudluses ja/või motoorses õppimises.

Rahastamine

Käesolevat projekti toetasid Defitechi sihtasutus (Morges, CH) ja ETH domeeni #2017-205 'Personalized Health and RelatedTechnologies (PHRT-205)'.

Autoriõiguse panuse avaldus

LR Draaisma: kontseptualiseerimine, katse kavandamine, metoodika, valideerimine, andmete kogumine, formaalne analüüs, originaalkavandi kirjutamine, e-ülevaate kirjutamine ja redigeerimine, visualiseerimine, projektihaldus. MJ Wessel: kontseptualiseerimine, projekti haldamine, kirjutamine, arvustused ja toimetamine. M. Moyne: Valideerimine, randomiseerimine, andmete kogumine. T. Morishita: E-arvustuse kirjutamine & toimetamine. FC Hummel: kontseptualiseerimine, katse kavandamine, tulemuste tõlgendamine, arvustuse kirjutamine ja toimetamine.

Konkureerivate huvide deklaratsioon

Autorid kinnitavad, et neil ei ole teadaolevaid konkureerivaid rahalisi huve ega isiklikke suhteid, mis oleksid võinud mõjutada käesolevas artiklis käsitletud tööd.

Tänuavaldused

Täname Pablo Maceirat käsikirja lugemise ja suurepäraste kommentaaride andmise eest, Elena Beanatot SFTT andmete eeltöötlemise skripti andmise eest, Roberto Salamanca-Gironi panuse eest, pakkudes ja kohandades oma Matlabi skripti EEG tippsageduse analüüsi jaoks, ning Giorgia Giulia Evangelistat oma panuse eest. SimNIBS-i seadistamise ja tema abiga rõngaselektroodide ja elektrivälja jaotuse visualiseerimisel. Seda uuringut toetas HumanNeuroscience Platformi EEG-seade, Fondation Campus Biotech Genf, Genf, Šveits.

Viited

[1] Willingham DB. Motoorsete oskuste õppimise neuropsühholoogiline teooria. PsycholRev 1998; 105:558e84.https://doi.org/10.1037/0033-295X.105.3.558.

[2] Dupont-Hadwen J, Bestmann S, Stagg CJ. Motoorne treening moduleerib intrakortikaalset inhibeerivat dünaamikat motoorses ajukoores liikumise ettevalmistamise ajal.Brain Stimul 2019;12:300e8.https://doi.org/10.1016/j.brs.2018.11.002.

[3] Karni A, Meyer G, Jezzard P, Adams MM, Turner R, Ungerleider LG. Funktsionaalsed MRI tõendid täiskasvanu motoorse ajukoore plastilisuse kohta motoorsete oskuste õppimisel. Nature 1995;377:155e8.https://doi.org/10.1038/377155a0.

[4] Seidler RD, Bo J, Anguera JA. Neurokognitiivne panus motoorsete oskuste õppimisse: töömälu roll. J Mot Behav 2012;44:445e53.https://doi.org/10.1080/00222895.2012.672348.

[5] Buch ER, Santarnecchi E, Antal A, Born J, Celnik PA, Classen J jt. DCS-i mõju motoorsele õppimisele ja mälu kujunemisele: konsensuse ja kriitilise seisukoha dokument. Clin Neurophysiol Off J Int Fed Clin Neurophysiol 2017;128:589e603.https://doi.org/10.1016/j.clinph.2017.01.004.

[6] Wessel MJ, Zimerman M, Hummel FC. Mitteinvasiivne ajustimulatsioon: sekkumisvahend insuldijärgse käitumistreeningu tõhustamiseks. Eesmine HumNeurosci 2015;9:265.https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00265.

[7] Krause V, Meier A, Dinkelbach L, Pollok B. Beetariba transkraniaalne vahelduv (tACS) ja alalisvoolustimulatsioon (tDCS), mida rakendatakse pärast esialgset õppimist, hõlbustavad motoorsete järjestuste otsimist. Front Behav Neurosci 2016;10.https://doi.org/10.3389/fnbeh.2016.00004.

[8] Pollok B, Boysen AC, Krause V. Transkraniaalse vahelduvvoolustimulatsiooni (tACS) mõju alfa- ja beetasagedusel motoorsele õppimisele. Behav BrainRes 2015;293:234e40.https://doi.org/10.1016/j.bbr.2015.07.049.

[9] Anguera JA, Reuter-Lorenz PA, Willingham DT, Seidler RD. Ruumilise töömälu panus visuomotoorsesse õppimisse. J Cognit Neurosci 2010;22:1917e30.https://doi.org/10.1162/jocn.2009.21351.

[10] Maxwell JP, Masters RSW, Eves FF. Töömälu roll motoorses õppes ja jõudluses. Conscious Cognit 2003;12:376e402.https://doi.org/10.1016/s1053-8100(03)00005-9}.

For more information:1950477648nn@gmail.com