Breytingar á tengingum heilans í svefni með lokuðu lykkju transkúpu-taugaörvun Spá fyrir um næmni í endurminningum Part 3

NIÐURSTÖÐUR

Hegðunaráhrif

Eins og greint var frá af Pilly o.fl. (2020), STAMP örvun leiddi ekki til marktækrar framförar á heildarminnisnákvæmni. Hins vegar leiddi STAMP örvun til bættrar metaminninæmni á degi 3 í tilrauninni (eftir nótt 2).

Metamory næmni vísar til meðvitundar og skilnings einstaklings á minnishæfni sem hann býr yfir, en minnishæfileiki vísar til minnishæfileika einstaklings sem sýnd er í ákveðinni æfingu. Það er náið samband þar á milli.

Í fyrsta lagi hefur metaminninæmni bein áhrif á minnisframmistöðu. Ef einstaklingur trúir því að hann eða hún sé öruggur um ákveðna tegund af minni, mun hann eða hún hafa tilhneigingu til að leggja harðar að sér að muna það og standa sig betur í þeirri tegund minnisverkefna. Aftur á móti, ef einstaklingur skortir sjálfstraust á minnishæfileikum sínum, getur það valdið því að hann standi sig verr í minnisverkefnum og minnkar þar með minnishæfileika sína.

Í öðru lagi hjálpar jákvætt metaminni næmi að bæta minni. Ef einstaklingur telur að hægt sé að bæta minnisgetu sína, verður hann virkari í að þjálfa minnishæfileika sína og bætir þar með nákvæmni og viðvarandi minni. Þeir sem telja að minnisgetan hafi náð hámarki geta oft ekki sætt sig við nýjar minnisáskoranir og missa þannig af tækifærinu til að bæta minnisgetuna.

Þess vegna þurfum við að rækta meta-minni næmni okkar á virkan hátt, rjúfa takmarkanir og stillingar á minnishæfileikum okkar og trúa því að við getum haldið áfram að bæta okkur í minnisverkefnum. Á sama tíma þurfum við líka að treysta á uppsafnaða þjálfun og æfingu til að bæta minnisgetu okkar svo hægt sé að nota það á skilvirkari hátt í tilteknum æfingum. Aðeins þannig getum við hámarkað minnimöguleika okkar og náð betri árangri. Það má sjá að við þurfum að bæta minnið og Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega því Cistanche deserticola getur líka stjórnað jafnvægi taugaboðefna eins og aukið magn asetýlkólíns og vaxtarþætti. Þessi efni eru mjög mikilvæg fyrir minni og nám. Að auki getur Cistanche deserticola einnig bætt blóðflæði og stuðlað að súrefnisgjöf, sem getur tryggt að heilinn fái nægileg næringarefni og orku og þar með bætt heilaþrótt og úthald.

Smelltu á vita bætiefni til að bæta minni

Nánar tiltekið leiddu háð t-próf, sem báru saman næmni frumaminnis milli skilyrða, að næmni í Tag & Cue skilyrðinu var marktækt meira en bæði Tag & No Cue ástandið [t(23)=3.51,leiðrétt p < 0 .01, Holm–Bonferroni leiðrétting fyrir tvo samanburð; parað sýni Cohen'sd=0.72] og sýndarskilyrði [t(23)=2.089, leiðrétt p=0.048, Holm–Bonferroni leiðrétting fyrir tvo samanburð; parað sýni Cohen's d=0.43].

Umtalsverð framför í næmi um minnið fannst aðeins á 3. degi tilraunarinnar. Þannig leiddi notkun STAMPs á SWOs á tveimur nætur eftir eins skot áhorf til sérstakrar aukningar á metaminni fyrir þættina sem voru bæði merktir og vísbendingar.

Global Coherence Changes

Í fyrsta lagi skoðuðum við heildarbreytingar á meðalsamhengi í hársvörðinni vegna STAMP örvunar til að ákvarða hvort örvun leiddi til mælanlegra breytinga á tengingu.

Auk þess var leitast við að endurtaka fyrri vinnu og meta hvort örvun myndi valda svipuðum breytingum á samhengi og nám í svefni (Mölle o.fl., 2004). Fyrri verk (Mölle o.fl., 2004) greindu frá mótun á samhengi delta, snælda og gammabands í svefni eftir nám; aftur á móti sýndi önnur verk (Polanía o.fl., 2011) fram á aukna tengingu yfir öll tíðnisvið eftir tDCS örvun.

Þess vegna settum við fram tilgátu um að STAMP örvun myndi auka meðalsamhengi samanborið við Sham ástandið í delta-, snælda- og gammaböndunum, en skoðuðum einnig mun á öðrum böndum með íhaldssömum tölfræðilegum prófunum.

Meðalgildi iCoh á öllum tíðnisviðum voru reiknuð út fyrir Active og Sham grunnlínuleiðrétt gögn til að rannsaka alþjóðlegar tengingarbreytingar, og þannig voru einhliða t-próf ​​gerðar á meðalsamhengisgildum á hverju tíðnisviði og voru leiðrétt með því að nota rangt uppgötvunarhlutfall p< 0.05 (Benjamini & Hochberg, 1995). 

Samhengiskort sem sýndu meiri tengingu í virku ástandinu yfir hársvörðinn voru sýnd með því að stilla sjónunarþröskuldinn á hámarkið af Sham ástandinu fyrir hvert tíðnisvið, í rauninni að draga frá Sham ástandið.

Landslagsuppdrættirnir sýna samhengi milli rafskautapöra í virku ástandi, þröskuldur af samhenginu í sýndarástandinu, en kassaritin sem sýnd eru á þröskuldum þýða samræmisgildi yfir allan hársvörðinn. Greining á heildarbreytingum á samræmi í hársvörðinni leiddi í ljós að STAMPs leiddu til marktækrar aukningar á meðalsamhengi á mörgum tíðnisviðum.

Heilræðissamhengi jókst marktækt í kjölfar STAMPS í þeta-, alfa- og snældaböndum (p < 0.05) samanborið við sýndarástandið. Meðalsamhengi í delta-, beta- og gammabandum var ekki marktækur munur á milli örvunarskilyrða . Þannig, STAMP örvunar-framkallaðar breytingar á heilatengingum á sérstökum tíðnisviðum.

Flokkun og hegðunarspá

Niðurstöður úr flokkunargreiningunni eru teknar upp á mynd 4 og útlistuð í töflu 1. Meðalmikilvægi yfir fellingar fyrir Boruta-valda eiginleika eru teiknuð til vinstri, þar sem eiginleikar eru stöðugt taldir mikilvægir auðkenndir með grænu (verulega yfir meðaltali shadowmax). Þvert á fellingar var radíusinn í snældabandinu (12–15 Hz) stöðugt valinn sem mikilvægasti eiginleikinn.

Aðrir mikilvægir eiginleikar voru: lengd leið (12–15 Hz) og meðalsamhengi og þéttleiki (3–8 Hz). ROC ferlar af frammistöðu flokkara eru teiknaðir til hægri. Eins og lýst er í Mason og Graham (2002), voru Mann–Whitney U próf gerðar á hverjum flokkara til að ákvarða hvort frammistaða flokkara væri tölfræðilega marktæk yfir tilviljun (AUC=0.5). Öll próf greindu frá marktækum p-gildum (p < 0,001).

Við reiknuðum að auki 95% öryggisbil með því að nota stratified bootstrap resampling nálgun með 10,000 bootstrap endurtekningum, sem sýndi enn frekar frammistöðu flokkunar fyrir ofan tækifæri (Carpenter & Bithell, 2000).

Þannig var flokkunarnákvæmni yfir tilviljun og að taka efstu breyturnar úr flokkunar- og aðhvarfsgreiningum (veglengd í 16–30 Hz og radíus í 12–15 Hz) leiddi til bestu flokkunarframmistöðu.

Sem framhaldsgreining voru þeir fjórir eiginleikar sem Boruta reikniritinn valdi til flokkunar sendir í t-próf, þar sem munurinn á tengingu milli virkra og sýndarskilyrða var prófaður. P-gildin sem urðu til voru leiðrétt með rangri uppgötvunartíðni sem var stilltur á {{ 2}}.05.

Leiðrétt p gildi fyrir 12–15 Hz brautarlengd og radíus og 3–8 Hz meðalsamhengi voru marktæk (p=0.029); 3–8 Hz þéttleiki var einnig marktækur á alfa marktæknistigi (p=0.05). Þannig fundust tengieiginleikar sem voru verulega breyttir í kjölfar virkrar örvunar samanborið við sýndarörvun með eiginleikavalsleiðslunni. Vegalengd og radíus eiginleikar frá fyrir- til eftirörvunar minnkuðust marktækt í Active ástandinu samanborið við Sham, en meðalsamhengi og þéttleikaeiginleikar voru marktækt auknir samanborið við Sham.

Rammalotur sem sýna þessa eiginleika fyrir báðar aðstæður eru sýndar í stuðningsupplýsingum á mynd S3. Niðurstöður úr hegðunarspágreiningu eru teiknaðar upp á mynd 5 og lýst í töflu 2.

Hér voru breytingar á taugamælingum í kjölfar örvunar notaðar sem eiginleikar til að spá fyrir um breytingar á endurkallaprófi metaminni næmi (AUC) fyrir bæði Tag & Cue og Shamskilyrði frá degi 2 til 3. dags til að bera kennsl á tengsl heila og hegðunar.

Mikilvægisgildin frá Boruta fyrir graffræðilega eiginleika eru teiknuð til vinstri, slóðlengd í beta-bandinu (16–30 Hz) var talin mjög mikilvæg til að spá fyrir um breytingar á metaminninæmni, og eini eiginleikinn valinn. Sambandið milli örvunar breytinga á 16–30 Hz leiðarlengd og breytinga á AUC frammistöðu yfir nótt fyrir bæði Active (Tag & Cue) gögnin og sýndarskilyrði eru teiknuð til hægri.

Fylgnin milli breytinga á beta-bandsleiðarlengd og breytinga á AUC var marktæk fyrir virka ástandið (r=−0.66, p=0.003), sem bendir til þess að einstaklingar með minnkaða slóðalengd eftir STAMPs hafi tilhneigingu til að sýna jákvæða breytingu á minnisframmistöðu. Þetta samband var ekki marktækt fyrir sýndarástandið (r=-0.22, p=0.39).

Byggt á niðurstöðu þessara greininga voru línulegar aðhvarfsaðgerðir í kjölfarið keyrðar sem spáðu fyrir um breytingu á metavitrænu næmi yfir nótt með því að nota leiðarlengd á 16–30 Hz bandinu fyrir bæði virku gögnin og sýndargögnin.

Fyrir virku gögnin spáði 16–30 Hz leiðarlengd marktækt AUC breytingu (t=−3.56, p=0.003, adj. R{{7} }.41). Fyrir sýndargögnin var 16–30 Hz slóðlengd ekki marktækur forspárþáttur (t=-0.88, p=0.39, adj. R2=-0.01). Viðbótargreiningar til að bera saman Active og Sham aðstæður voru einnig gerðar og er lýst nánar í stuðningsupplýsingunum.

UMRÆÐA

Í þessari tilraun tóku þátttakendur þátt í tímabundnu minnisverkefni á meðan þeir fengu einstakt tímabundið mynstur um höfuðkúpu raförvun, og hlutmengi mynstranna var beitt aftur í uppástandi SWOs á næstu nætur til að benda á endurvirkjun tiltekinna minninga (sjá Pilly o.fl., 2020).

Hér greinum við frá breytingum á starfrænni heilatengingu sem orsakast af þessum tES mynstrum í svefni sem spáðu fyrir um breytingar á næmi í minninu frá fyrir til eftir svefn.

Með því að nota vélanámstækni til að bera kennsl á mikilvæga eiginleika til að flokka á milli virkrar og sýndarörvunar, komumst við að því að tengingareiginleikar í þeta- og snældaböndunum voru verulega frábrugðnir þessum tveimur aðstæðum.

Að auki komumst við að því að breytingar á leiðarlengd í beta-bandinu spáðu fyrir um breytingar á minnisnæmi, þar sem frammistöðuaukning yfir nóttina tengdist minnkun beta-slóðar í kjölfar örvunar.

Samanlagt stuðla þessar niðurstöður að vaxandi fjölda rannsókna sem rannsaka taugaferla sem liggja að baki endurvirkjunum og samþjöppun minnis í svefni og benda til þess að mótun á lengd leiðar á tilteknum tíðni meðan á samþjöppunarferlinu stendur geti leitt til aukins sjálfsöryggis og betri ákvarðanatöku fyrir nýsamstæðar minningar.

Stuttu straumarnir af tES, eða STAMPS, sem notaðir voru í núverandi tilraun jók heildarsamhengi í hársverði á lægri tíðnisviðum, nefnilega á þeta-, alfa- og snældasviðum, eða í meginatriðum frá 3–15 Hz. Athyglisvert er að breytingar á snældabandstengingu í svefni fundust einnig í kjölfar náms; þó fundust ekki breytingar á tengingu í delta- eða gammaböndum í kjölfar STAMP örvunar, sem er nokkuð á skjön við fyrri tilraunavinnu (Mölle o.fl., 2004).

Hins vegar var örvunaraðferðin sem notuð var hér að mestu frábrugðin fyrri rannsóknum, nefnilega við notuðum stutta byssur af tímabundnum rafstraumum sem voru fyrst og fremst hönnuð til að gefa til kynna sérstakar minningar vegna sérstöðu þeirra og tengsla við kóðunartímabilið, ekki móta eða draga með sér sérstakar sveiflur. Mikilvægt er að virkni á tíðnisviðunum sem greint hefur verið frá, sérstaklega þeta- og snældasviðunum, tengist minnisþéttingarferlinu (Staresina et al., 2015).

Þannig geta STAMPs hafa stýrt áframhaldandi ferli endurvirkjunar eða samþjöppunar minnis meðan á svefni stendur, sem leitt til breytinga á tengingum á tíðnisviðunum sem mælst hefur. eins og í getu þess til að móta taugahleypingamynstur eða sveifluvirkni (Lafon o.fl., 2017; Vöröslakos o.fl., 2018).

Hins vegar hafa aðrar rannsóknir sýnt fram á mælanlegar taugabreytingar hjá mönnum og ómannlegum prímötum í kjölfar tES, jafnvel við lægri styrkleika (Huang o.fl., 2017; Krause o.fl., 2017; Opitz o.fl., 2016). Sérstakt áhyggjuefni er hæfni tES, sérstaklega riðstraumsörvun, til að ná taugasveiflum í ákveðna tíðni.

Hér fullyrðir við ekki að raflífeðlisfræðilegar breytingar sem greint hefur verið frá séu vegna sveiflufléttunar á stuttum örvunarhringjum, eða að við séum að framkalla þessar breytingar de novo, heldur að STAMP-merkin virki til að efla áframhaldandi minnisþéttingarferli, sem eiga sér stað með fíngerðum breytingum á netkerfi. -stig tengingar. Við myndum halda því fram að tengslamynstrið sem sést í svefni séu náttúruleg fyrirbæri sem eiga sér stað og leiða til styrkingar minnis, og STAMP örvun virkaði á þessi ferli sem fyrir voru til að efla næmni í metaminni.

Tilkynnt mótun á fræðilegum mælingum grafa í þeta- og snældasviðum eftir STAMPs er í samræmi við fyrri rannsóknir sem benda á þessar sveiflur í ferlum endurvirkjunar og samþjöppunar minnis. Markviss endurvirkjun minni meðan á svefni stendur með hljóðrænum vísbendingum kallar fram aukningu á theta- og snældakrafti (Ong o.fl., 2016; Schreiner o.fl., 2015; Schreiner & Rasch, 2014).

Fjölmargar rannsóknir hafa einnig sýnt fram á mikilvægi theta-bandsvirkni fyrir minniskóðun og endurheimt á vöku (Backus o.fl., 2016; Lega o.fl., 2012; Nyhus & Curran, 2010); sérstaklega eru theta-sveiflur í hippocampus mikilvægar fyrir tímabundin minniskóðun (Hasselmo o.fl., 2002; Lin o.fl., 2017). Á sama hátt eru thalamocortical spindlar tengdir episodic minni (Van Der Helm o.fl., 2011) og gegna mikilvægu hlutverki í ferli minnisstyrkingar, sem mögulega auðveldar flutning á nýkóðuðum upplýsingum í miðlægum tímablaða til stöðugrar framsetningar í heilaberki (Sirota) o.fl., 2003; Staresina o.fl., 2015).

Meðan á svefni stendur gæti Theta-virkni verið til marks um endurvirkjunarferlið minni, en snældavirkni getur endurspeglað virka samþjöppun endurvirkjuðra minninga. Hér gætu STAMPS hafa bent á endurvirkjun tengdra minninga, sem leiðir til aukinnar sameiningar þessara upplýsinga. Þessi samþjöppun leiddi til aukins sjálfstrausts fyrir minningar niður á við.

Theta-band grafið fræðilegar mælingar sem voru marktækt mótaðar af STAMPs voru meðalsamhengi og þéttleiki. Meðalsamhengi vísar til meðalsamhengis yfir alla hornpunkta, en þéttleiki er reiknaður sem fjöldi tenginga á línuritinu, staðlað með heildarfjölda tenginga (Sporns, 2003).

Breytingar á þessum mælingum benda til þess að STAMPs hafi aukið heildarsamhengi í theta bandinu á milli rása, sem leiðir til fleiri brúna fyrir ofan viðmiðunarmörkin og þar með hærri meðaltengingarþéttleika. Þetta meiri samhengi og þéttleiki getur endurspeglað aukna upplýsingaskipti í þemabandinu yfir taugasvæði í kjölfar STAMPS. Þetta er í samræmi við fyrri niðurstöður sem benda til aukins þetasamhengis milli hippocampus og rhinal cortex (Fell o.fl., 2003), sem og framheilaberki (Anderson o.fl., 2009; Benchenane o.fl., 2010), eins mikilvægt fyrir nám og minni, og hugsanlega mikilvægt fyrir endurvirkjun minni (Carr o.fl., 2011).

Fræðilegar mælingar á snælda-bandsgrafinu sem voru marktækar frábrugðnar í kjölfar STAMP örvunar voru leiðarlengd og radíus. Þessar mælingar eru tengdar-radíus vísar til lágmarksmiðlægni línuritsins og leiðarlengd vísar til meðalsérvitringar línuritsins, þar sem sérvitringur hnúts er skilgreindur sem hámarksfjarlægð til hvers annars hnúts (Sporns, 2003).

Slóðalengdin er oft talin mælikvarði á samþættingu neta eða skilvirkni upplýsingaflutnings, þar sem minni leiðarlengdir endurspegla meiri skilvirkni (Bullmore & Sporns, 2009;Reijneveld o.fl., 2007).

Hér leiddu STAMPAR til að meðallengd leiðar og radíuss í snældabandinu minnkaði að meðaltali, sem þýðir að meðaltal og lágmarks sérvitringur var minnkaður og skilvirkni upplýsingaflutnings aukist.

Þetta gæti endurspeglað endurskipulagningu netkerfisins í átt að smáheimsneti (Watts & Strogatz, 1998), næstum ákjósanlegri uppbyggingu á milli fullkomlega skipaðs og handahófskenndu skipulags kerfis, sem gerir ráð fyrir meiri sveigjanleika og samstillingu taugavirkni (Barahona & Pecora, 2002 ; Bassett & Bullmore, 2006; Masuda & Aihara, 2004). Breytingar á „small-worldness“ eru oft mældar sem breytingar á slóðalengd án samhliða breytinga á staðbundnum þyrpingum, eða klasastuðli.

Þannig gæti breytingin á leiðarlengd bent til aukinnar samstillingar milli heilasvæða, sem leiðir til skilvirkari upplýsingaflutnings með snældum. Athugaðu að áhrif í theta bandinu voru nánar tengd heildarbreytingum á meðalsamhengi - í meginatriðum, breytingum á umfangi tengingar öfugt við skilvirkni.

Þó að gögnin hér geti ekki komið á orsakatengsl milli þessara breytinga, er tilgáta sambandið að STAMP olli meiri tengingu í theta bandinu (Fell o.fl., 2003) og flutningsskilvirkni snældaupplýsinga, mæld sem leiðarlengd, var aukin til að vega upp á móti fyrir þessa aukningu, sem leiðir til aukinnar endurvirkjunar minnis.

For more information:1950477648nn@gmail.com