Transkraniaalne alalisvoolustimulatsioon (tDCS) intraparietaalse sulkuse kohal ei mõjuta töömälu jõudlust, 1. osa

ABSTRAKTNE

Transkraniaalse alalisvoolu stimulatsiooni (tDCS) mõju kohta töömälule on teatatud mitmekülgsetest tulemustest.

Viimastel aastatel on meditsiinitehnoloogia pideva arenguga transkraniaalne alalisvoolu stimulatsioon muutunud järk-järgult paljulubavaks ravimeetodiks. Selle rakendused hõlmavad paljusid valdkondi, nagu depressioon, ärevus, Parkinsoni tõbi jne. Selles artiklis uuritakse selle seost mäluga.

Esiteks võib transkraniaalne alalisvoolu stimulatsioon soodustada mälu paranemist. Mõned uuringutulemused näitavad, et transkraniaalne alalisvoolu stimulatsioon võib positiivselt mõjutada mälu, suurendades hipokampuse aktiivsust. Katses paranes katsealuste mälu pärast mitut stimulatsiooni oluliselt. Sellel tulemusel on kliinilises ravis teatav võrdlusolulisus.

Teiseks saab mälu taastamiseks rakendada transkraniaalset alalisvoolustimulatsiooni. Mõnedel patsientidel, kes on kannatanud trauma, nagu ajutrauma, insult jne, võib see põhjustada mälukaotust ning mõjutada normaalset elu ja tööd. Transkraniaalse alalisvoolustimulatsiooniga ravi võib soodustada kahjustatud neuronite taastumist, parandades seeläbi kahjustatud piirkonna funktsiooni ja parandades patsiendi mäluvõimet.

Lõpuks võib transkraniaalne alalisvoolu stimulatsioon suurendada mälu võimete reservmahtu. Kuigi igaühe mälureserv on erinev, võib transkraniaalne alalisvoolustimulatsioon aktiveerida ajus neuroneid ja suurendada mälureservi mahtu. See võimaldab meil hilisemas õppimises ja elus rohkem töötlemisvõimet ja suutlikkust tuttava ja uudse teabe saamiseks.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et transkraniaalse alalisvoolu stimulatsiooni ja mälu vahelisel seosel on oluline mõju. Olenemata sellest, kas tegemist on mälu parandamise, taastusravi või võimekuse suurendamisega, on sellel laialdased rakendusväljavaated ja teostatavus ning sellel on positiivne roll inimeste elu ja töö edendamisel. 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. Cistanche deserticola efektiivsus tuleneb paljudest selles sisalduvatest toimeainetest, sealhulgas parkhape, polüsahhariidid, flavonoidglükosiidid jne. Need koostisosad võivad mitmel viisil edendada aju tervist.

Klõpsake nuppu Tea 10 võimalust mälu parandamiseks

Vastupidiselt varasematele uuringutele, mis keskendusid peamiselt dorsolateraalse prefrontaalse ajukoore stimuleerimisele, moduleerisime vasakut intraparietalsulcus (IPS) piirkonda, mida peetakse töömälu tähelepanu juhtimise aspektide toetamiseks.

Osalejasisest eksperimentaalset disaini kasutades täitsid osalejad kolm erinevat tingimust: IPS-i anoodstimulatsioon, IPS-i katoodstimulatsioon ja IPS-i näiline stimulatsioon. Tehti nii visuaalseid kui ka verbaalseid töömäluülesandeid.

Visuaalses ülesandes pidid osalejad meelde jätma juhusliku komplekti värvilisi kujundeid. Sõnalises ülesandes pidid osalejad pähe õppima tähtede. Töömälu koormust manipuleeriti mõlemas ülesandes (kuus numbrit/tähte vs. kaks numbrit/tähte).

Olulisi erinevusi täpsuses või reaktsiooniajas anoodi-, katood- ja võltstingimuste vahel ei leitud. Bayesi analüüs toetas tõendeid efekti puudumise kohta.

Eelmise tulemusedsaadetud uuring lisab kasvavale hulgale vastuolulistele tõenditele ühe seansi DCS-i moduleeriva mõju kohta töömälu jõudlusele.

SISSEJUHATUS

Töömälu (WM) hõlmab mitmeid kognitiivseid protsesse, mis võimaldavad meil hoida aktiivsena piiratud hulga teavet lühikese aja jooksul. See on otsustamise ja arutlemise jaoks ülioluline (Diamond, 2013).

WM-i suutlikkus hakkab vähenema suhteliselt varakult täiskasvanueas (Park et al, 2002) ja on sageli halvenenud pärast ajukahjustust (Dunning, Westage ja Adam, 2016) arengu- ja psühhiaatriliste häirete kontekstis (Kofler et al, 2018; Barch & Ceaser, 2012). ) või stressi tagajärjel (Kim, Woo ja Woo, 2017).

Paljud uuringud on seetõttu püüdnud kindlaks teha, kas WM-i võimsust saab treenida või suurendada, nii käitumusliku kui ka neuraalse stimulatsiooni tehnikate edukuse määrad on väga erinevad (Melby-Lervag & Hulme, 2013; Soveri et al, 2016).

Üks tavaliselt kasutatav närvistimulatsioonitehnika on transkraniaalne otsevoolu stimulatsioon (tDCS). tDCS seisneb kahe füsioloogilises lahuses leotatud käsnelektroodi paigaldamises peatorule, mille kaudu juhitakse nõrk vool (0,5–2 mA).

Pärast mõneminutilist stimulatsiooni suureneb spontaanne neuronaalne aktiivsus stimulatsioonitsoonide aluseks olevates ajukoore piirkondades (anoodiline stimulatsioon) või pärsitud (katoodiline stimulatsioon) (Nitsche & Paulus, 2000).

Anodaalset stimulatsiooni on enamasti kasutatud käitumise parandamiseks, katoodstimulatsiooni aga selle kahjustamiseks. On näidatud, et stimulatsiooniefektid püsivad lühikest aega isegi pärast stimulatsiooni lõppemist (Kuo et al, 2013).

tDCS JA WM

Viimase viieteistkümne aasta jooksul on paljud uuringud püüdnud kasutada DCS-i WM-i täiustamiseks. Paljud neist uuringutest teatasid positiivsetest mõjudest.

Marshalli, Mölle, Siebneri ja Borni (2005) esimeses uuringus rakendati anood- ja katood-DCS-d kahepoolselt dorsolateraalsele prefrontaalsele ajukoorele (DLPFC), samal ajal kui osalejad sooritasid modifitseeritud Sternbergi ülesannet.

Stimuleerimine viidi läbi katkendlikult (15 s sisse / 15 s välja) 15 minutit madala voolutugevusega 260 uA. Autorid leidsid reaktsiooniaja pikenemist nii anoodi- kui katoodistimulatsioonil võrreldes toshamiga, mis viitab sellele, et DCS mõjutab vastuse valiku ja ettevalmistamise neuraalset töötlemist.

Varsti pärast seda Fregniet al. (2005) näitasid, et vasaku DLPFC anoodstimulatsioon kolme selja ülesande ajal suurendas täpsust võrreldes võltsstimulatsiooniga, samas kui DLPFC katoodstimulatsioon ja primaarse motoorse ajukoore anoodstimulatsioon ei näidanud erinevusi.

Sellest ajast alates on mõned uuringud neid leide kordanud (Katsoulaki, Kastrinis ja Tsekoura, 2017 ülevaate saamiseks), samas kui teised ei teatanud tDCS-i olulisest mõjust WM-i jõudlusele (Robison, McGuirk ja Unsworth, 2017; Wang, Wen ja Li, 2018). ). Täpsemalt näitas uuring, mis koosnes neljast treeningsessioonist koos anodaltDCS-iga DLPFC-s, Ruf, Fallgatter ja Plewnia (2017), mis näitas WM-i jõudluse olulist paranemist N-tagasi ülesande puhul.

Veelgi enam, see paranemine näis olevat ülekantav sarnastele, treenimata ülesannetele ja see on pikaajaline, kuna mõju oli võimalik tuvastada veel üheksa kuud pärast koolitust.

Sarnaseid tulemusi on saanud ka Au ja kolleegid (2016), mis näitavad, et DCS-iga seotud kasumid kestsid mitu kuud pärast seitset treeningut.

Lisaks näitasid Bogdanov ja Schwabe (2016), et anoodiline tDCS DLPFC kohal võib samuti oluliselt vähendada stressi WM-i häirivat mõju ning Brunyé, Moran, Holmes, Mahoney ja Taylor (2017) näitasid, et parempoolse fusiform gyruse anoodne tDCS võib suurendada WM-i. jõudlus näotuvastuseks, kuid mitte näotu objektide (majade) jaoks.

Teisest küljest ei näidanud paljud uuringud tDCS-i olulist mõju WM-ile.

Näiteks Nikolin, Martin, Loo ja Boonstra (2018) võrdlesid viit kahekümnest isikust koosnevat rühma, keda stimuleeriti viie erineva intensiivsusega (2 mA, 1 mA, 0.034 mA). , 0,016 mA ja 0 mA) DLPFC-l ning ei leidnud visuaalses 3-tagasi WM-ülesandes rühmade vahel erinevusi jõudluses. Samamoodi teatasid Robisoni ja kolleegid (2017), et prefrontaalse ajukoore ja tagumise parietaalse ajukoore stimuleerimine ei põhjustanud olulisi erinevusi WM-i jõudluses.

Samuti ei täheldanud Nilsson, Lebedev, Rydström ja Lövdén (2017) olulisi erinevusi pärast 20 käitumusliku WM-treeningu seanssi koos DLPFC anodeeritud DCS-iga. Üldiselt näitavad viimased metaanalüüsid usaldusväärsete tõendite puudumist tDCS-iga seotud WM-i parandamise kohta. (Horvath, Forte ja Carter, 2015; Medina ja Cason, 2017) või viitavad need ainult väga väikestele mõjudele (Hill, Fitzgerald ja Hoy, 2016; Mancuso, Ilieva, Hamilton ja Farah, 2016).

Horvath ja tema kolleegid (2015) ühendasid kõik kirjanduses avaldatud kognitiivsete tulemuste mõõtmised ja uurisid terveid täiskasvanuid vähemalt kahes erinevas uurimisrühmas. Nad viisid läbi 59 erinevat analüüsi ja mitte ükski neist ei näidanud DCS-stimulatsiooni olulist mõju.

Mancuso ja tema kolleegid (2016) keskendusid oma metaanalüüsis uuringutele, milles hinnati parema ja vasaku DLPFC ja parema parietaalsagara anodaalse stimulatsiooni ning vasaku DLPFC mõjusid koos WM-treeninguga.

Ainus märkimisväärne (ehkki väike) tulemus, millest nende metaanalüüs teatas, oli WM-i jõudluse paranemine pärast vasakpoolset DLPFC-stimulatsiooni koos WM-treeninguga. Hill ja kolleegid (2016) uurisid anoodilise tDCS-i mõju mitmesugustele WM-ülesannetele ja leidsid väikese, kuid olulise mõju võrguühenduseta DCS-i reaktsiooniajale (ja ka täpsuse suundumusele).

Võrgupõhise tDCS-i jaoks mõjusid ei leitud. Medinaand Cason (2017) kasutas Mancuso ja kolleegide (2016) uuritud uuringutes Simonsohni ja kolleegide (2014) välja töötatud metaanalüütilist tööriista, et uurida avaldatud p-väärtuste jaotust sõltuvalt eeldatavatest jaotustest vastavalt erinevatele efektide suurusele. Selle p-kõvera analüüsi läbiviimisel ei leidnud nad tõendeid selle kohta, et tDCS-uuringud oleksid seotud oluliste mõjudega.

ALTERNATIIVSED LÄHENEMISVIISID tDCS-st WM-S

Seni läbivaadatud kirjanduse valguses saab teha kaks järeldust: kas tDCS-i mõju WM-ile on väga väike (või puudub üldse) ja seetõttu raske saada ja korrata, või tDCS-il on mõju, kuid see sõltub konkreetsest stimulatsioonist ja ülesande parameetritest. mis on hetkel teadmata.

Käesoleva uuringu eesmärk oli uurida teist võimalust, kasutades WM-i teoreetiliselt ja empiiriliselt informeeritud stimulatsiooni lähenemisviisi, tuginedes meie teadmiste hiljutistele arengutele nii verbaalset kui ka visuaal-ruumilist WM-i toetavate kognitiivsete ja neuraalsete protsesside kohta.

Praegused WM-i teooriad panevad tugeva rõhu tähelepanu rollile. Cowan (1995) leiab oma integreeritud WM-i ja tähelepanu raamistikus, et WM-i oluline komponent on tähelepanu fookus ja kontroll; need kaks komponenti võimaldavad hoida mälusisu aktiivses olekus ja määratlevad vähemalt osaliselt WM-i mahu.

Kirjeldatud on mitmeid teisi WM-i mudeleid, mis annavad tähelepanu kesksele rollile WM-i jõudluses (Barrouillet, Bernardin & Camos, 2004; Kane & Engle, 2004). Tähelepanuprotsesside rolli WM-is toetavad empiirilised tõendid, nagu näiteks kahe tuntud inimese kaasamine. tähelepanuvõrgud, kui osalejad täidavad WM-ülesandeid.

Tähelepanu sõltub vähemalt kahest antagonistlikust võrgustikust ajus, dorsaalsest tähelepanuvõrgustikust ja ventraalsest tähelepanuvõrgustikust (Corbetta & Shulman, 2002; Vossel, Geng ja Fink, 2014).

Selja tähelepanu võrgustik juhib tähelepanu vabatahtlikku ülalt-alla suunamist objektidele või asukohtadele, samal ajal kui ventraalne tähelepanu võrgustik juhib tähelepanu ümbersuunamist sensoorsele stimulatsioonile, mille on esile kutsunud järelevalveta ootamatud stiimulid (alt-üles tähelepanu).

Seljavõrk hõlmab iga poolkera intraparietaalset sulkust (IPS) ja eesmise silmavälju (FEF), samas kui temporoparietaalne ristmik (TPJ) ja ventraalne frontaalkorteks (VFC) on ventraalse võrgu peamised piirkonnad.

On näidatud, et need kaks võrku sekkuvad ka WM-i ülesannetesse ja seda koormusest sõltuval ja antagonistlikul viisil nii verbaalsete kui ka visuaalsete WM-ülesannete puhul. Dorsaalne tähelepanuvõrk näitab suurenenud aktiivsust WM koormuse suurenemise korral, samas kui ventraalne tähelepanu võrgustik näitab WM koormusest sõltuvat aktiivsuse vähenemist (Majerus et al., 2010, 2012, 2016; Todd & Marois, 2004; Todd, Fougnie ja Marois., 2005; Xu & Chun, 2006).

Arvestades vasakpoolsele IPS-ile keskendunud dorsaalse tähelepanuvõrgu keskset rolli WM-ülesannetes, keskendus käesolev DCS-uuring vasakpoolse IPS-stimulatsiooni moduleerivatele mõjudele verbaalsele ja visuaalsele WM-i jõudlusele.

Mõned varasemad tDCS-uuringud on juba keskendunud IPS-i stimuleerimisele ja on teatanud positiivsetest tulemustest, kuigi mitte otseselt WM-i kontekstis. Näiteks indutseeris IPS-i kahepoolne stimulatsioon vaimse lisamise, kuid mitte Stroopi ülesande täitmisel (Klein et al., 2013; Artemenko, Moeller, Huber ja Klein, 2015), samas kui vasakpoolse IPS-i stimuleerimine kutsus esile parema hilisema äratundmise. mälu verbaalsetes episodikemälu ülesannetes (Jacobson, Goren, Lavidor ja Levy, 2012).

Samuti on näidatud, et anoodstimulatsioon parema IPS-i kohal parandas objekti jälgimise jõudlust suure koormuse korral, kuid mitte madala koormuse tingimustes, mis on kooskõlas mälukoormuse mõjuga IPS-i aktiivsusele (Blumberg, Peterson ja Parasuraman, 2015).

ILisaks mõjutas parema IPS-i stimuleerimine visuaalse tähelepanu ülesande täitmisel (Moos, Vossel, Weidner, Sparing ja Fink, 2012). Hiljutine Nikolini, Laufi, Loo ja Martini (2019) tDCS-uuring näitas aga pärast vasaku IPS-i stimuleerimist n-backWM-i ülesandel ebaolulist mõju.

Siiski tuleb märkida, et nad täheldasid WM-ülesannete puhul mõõdukat mõju (nt 0.38 3-tagasi ülesande puhul) ja autorid väitsid, et olulisuse puudumine võis olla tingitud tulemuslikkuse suur indiviididevaheline varieeruvus.

Käesoleva uuringu eesmärk on laiendada neid esilekerkivaid leide, tehes kindlaks, kas on võimalik WM-i ülesande jõudlust suurendada ja ka vähendada dorsaalse tähelepanuvõrguga seotud IPS-i aktiivsuse moduleerimise kaudu.

Kooskõlas varasemate tulemustega oletame, et vasaku IPS-i anoodstimulatsioon suurendaks dorsaalset tähelepanuvõrku ja tooks kaasa WM-i jõudluse suurenemise, kuid ainult suure WM-koormuse tingimustes.

Vastupidi, eeldame, et vasaku IPS-i katoodstimulatsioon pärsib dorsaalset tähelepanuvõrku ja viib WM-i jõudluse vähenemiseni kõrge WM-koormuse korral. tDCS-efekte ei ole oodata madala WM-koormuse korral, kuna see tingimus on seotud suure õnnestumismääraga ja ei vii WM-i võimsust selle piirini.

Kasutame Bayesi statistikat, et kvantifitseerida tõendeid nii mõju olemasolu poolt kui ka vastu.

For more information:1950477648nn@gmail.com