Langvarandi, aðskiljanlegar endurbætur á vinnsluminni og langtímaminni hjá eldri fullorðnum með endurtekna taugamótun Part 3

Afritun frumniðurstaðna í óháðu úrtaki.

Við gerðum viðbótartilraun til að prófa hvort frumathuganir úr tilraun 1 endurtaka sig í óháðu sýni. Tilraun 3 samanstóð af 30 eldri þátttakendum slembiraðað til að fá annaðhvort DLPFC gamma eða IPL theta taugamótun meðan á fríri innköllunarverkefninu stóð.

Það er náið samband á milli taugamótunar og minnis. Taugamótun eykur minni með því að stuðla að tengingum og upplýsingaflutningi milli heilafrumna. Minni er mikilvægur hornsteinn mannkyns til að lifa af og þroskast. Með taugastjórnun getur það hjálpað okkur að ná betri tökum á og beita þekkingu.

Taugamótun getur haft áhrif á marga þætti minni. Í fyrsta lagi getur taugamótun haft áhrif á virkni í heilaberki og þar með mótað skynjun, athygli og vitræna hæfileika. Þetta eru grunnurinn að minnismyndun og með taugamótun geta þau hjálpað okkur að skilja, muna og beita upplýsingum betur.

Í öðru lagi getur taugamótun einnig stýrt tengingum og merkjum milli taugafrumna. Fjöldi og uppbygging tenginga milli taugafrumna getur haft bein áhrif á minnisgetu. Hægt er að auka tengingar og boð milli taugafrumna með taugamótun og þar með bæta minnisgetu.

Að auki getur taugamótun haft áhrif á hippocampus og aðra taugafrumuhópa í heilanum til að stuðla að langtímaminni varðveislu og endurskoðun. Með taugamótun getum við betur stjórnað tengingum milli stofna taugafrumna og bætt kóðun og geymslu minninga.

Að lokum er sambandið milli taugamótunar og minnis mjög náið. Með því að efla taugamótun getum við bætt minni okkar og náð betri tökum á og beitt þekkingu. Þetta hefur jákvæð áhrif á nám okkar, vinnu og líf og því ættum við að huga að áhrifum taugamótunar á minni og stuðla að þróun taugamótunar og minnis með líkamsrækt, mataræði o.s.frv. Það má sjá að við þarf að bæta minnið og Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega því Cistanche deserticola er hefðbundið kínverskt lækningaefni sem hefur mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni hakkaðs kjöts kemur frá hinum ýmsu virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal sýru, fjölsykrur, flavonoids o.fl. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á ýmsan hátt.

Smelltu á vita bætiefni til að bæta minni

Taugamótunaraðferðin sem fylgt var var að mestu leyti svipuð og tilraun 1, nema að taugamótunin var framkvæmd í þrjá frekar en fjóra daga samfleytt og innihélt ekki langtíma eftirfylgni.

Minnisframmistaða var skoðuð í upphafi og í hverri taugamótunarlotu. Blönduð ANOVA með degi (grunnlínu, dagur 1, dagur 2 og dagur 3) og raðstöðu (forgangur, miðja 1, miðja 2, miðja 3 og nýleg) sem þættir innan viðfangsefna og hóp (DLPFCgamma og IPL theta) sem á milli- þátttakendur sýndu marktækan mun á minnisgetu (dagur × raðstaða × hópur: F7,9,220.8=6.315, P<0.001, ηp 2=0.184; Fig. 6a), and this effect remained significant even after accounting for covariates (F7.7,176.1=5.887, P<0.001, ηp 2=0.204). 

ANOVA eftirfylgni leiddi í ljós marktækt samspil milli raðstöðu og hóps á dögum 2 og 3 af taugamótun og marktækt samspil milli dags og hóps fyrir forgangs- og nýliðaklasa (viðbótartafla 4). Tvíhliða óháð sýnishorn t-próf ​​sýndu að minnisframmistaða í forgangsklasanum var verulega bætt í DLPFC gamma hópnum miðað við IPL theta hópinn á degi 2 og degi 3 taugamótunar (mynd 6a, efst).

Árangur í nýlegri þyrpingunni var marktækt hærri í IPL theta hópnum miðað við DLPFC gamma hópinn á 3. degi íhlutunar (Mynd 6a, neðst). Þessar niðurstöður eru samhliða athugunum úr tilraun 1 (Mynd 2a, til vinstri). Frammistaða í upphafi var ekki mismunandi á milli hópanna tveggja (viðbótartafla 4) og útilokaði því ósértækan mun á milli hópa.

Þegar sambandið var skoðað á milli vitsmunalegrar virkni í upphafi og minnisframmistöðu komumst við að því að einstaklingar með lægri MoCA stig í DLPFCgamma hópnum sýndu betri minnisárangur á 3. degi aðeins í forgangsþyrpingunni (r13=-0.672, P=0.006; mynd 6b,c), en þeir sem voru með lægri MoCA stig í IPL þeta hópnum sýndu betri minni frammistöðu á 3. degi eingöngu í nýlegri þyrpingunni (r13= −0.618,P=0.014; mynd 6d,e), svipað og niðurstöðurnar í tilraun 1 (mynd 5).

Saman endurtaka þessar athuganir í óháðu úrtaki þátttakenda helstu niðurstöður tilraunar 1, sem eykur enn frekar traust á ályktunum sem dregnar eru af þeim.

Umræða

Við kynnum vísbendingar um sértækar framfarir hjá WM og LTM öldruðum fullorðnum með aðskiljanlegum spatiospectral entrainment heilatakta, og endurbæturnar haldast við að minnsta kosti 1 mánaðar íhlutun. Tilraun 1 sýndi að sértækar breytingar á WM- og LTM-virkni eru mögulegar með því að tæma hjartsláttinn í IPL og gamma-taktinum í DLPFC, í sömu röð.

Tilraun 2 sýndi að það skilaði engum ávinningi að skipta um mótunartíðni á milli svæðanna tveggja. Þar af leiðandi er það samsetning líffærafræðilegrar staðsetningar og rytmískrar tíðni sem ákvarðar viðeigandi undirlag til að bæta minni.

Ennfremur staðfesti það að umbæturnar sem sáust í tilraun 1 voru vegna innflæðis á virkum sértækum heilarásum en ekki vegna ósértækra áhrifa eins og örvunar gegnum sjónhimnu eða gegnum húð 33.

Að auki sáum við meiri framfarir hjá einstaklingum með lakari vitræna virkni. Þessar niðurstöður voru endurteknar enn frekar í óháðu úrtaki í tilraun 3.

Við komumst ennfremur að því að hraðinn sem minnisvirkni batnar á meðan á íhlutun stendur spáir fyrir um styrk minni 1 mánuði eftir íhlutun og gefur því mikilvægan mælikvarða til að mæla meðferðarsvörun í framtíðarrannsóknum.

Saman benda þessar niðurstöður til þess að hægt sé að bæta minnisvirkni með sértækum og sjálfbærum hætti hjá eldri fullorðnum með mótun á virka sértækum heilatakti.

Sérhæfingin sem aðgreindar taktfræðilegar taugamótunaraðferðir höfðu áhrif á mismunandi minnisvirkni kann að virðast koma á óvart miðað við heimildir sem skjalfesta almenna þátttöku bæði framhliða og hliðarsvæða og bæði þeta og gamma takta til WM og LTM virkni36,37.

Þetta er sérstaklega tilfellið vegna þess að taugamótun var framkvæmd bæði við kóðun og endurköllun allra orða sem sett voru fram á lista. Niðurstöður okkar benda eindregið til þess að inngrip okkar hafi stjórnað tveimur aðskildum vitrænum aðgerðum. Í kjölfar tveggja verslunarrammans gerum við tilgátu um að IPLtheta mótun hafi bætt WM rekstur.

Hins vegar, ólíkt fyrri taugamótunarrannsóknum með sjónrænum minnisblöðum18, teljum við ekki að IPL theta mótun hafi bætt WM getu í sjálfu sér. Ef það væri raunin, þá hefði einnig orðið vart við endurbætur á minnisframmistöðu í sumum miðstöðuklösum auk nýlegrar þyrpingar.

Við gerum heldur ekki ráð fyrir aukningu á almennri athyglisvirkni með IPL þeta mótun. Þrátt fyrir að gert sé ráð fyrir því að hliðarþeta taktur auðveldi athyglissjúka sýnatöku38, þá eru fáar vísbendingar sem benda til breytinga á athygli með hliðarþeta meðfylgi39.

Þess í stað leggjum við til að IPL þeta mótun gæti hafa auðveldað tímabundna aðskilnað á milli minnisframsetninga í röð og lágmarkað truflun á milli þeirra15.

Ennfremur er einnig vitað að þeta taktur auðveldar tímabundna samhengismiðlaða muna40, sem endurspeglar hugsanlega algengan taugalífeðlisfræðilegan gang sem liggur að baki varðveittu viðhaldi og samhengisbundinni endurheimt WM framsetninga. Innri takmarkanir á WM getu, óbreyttar af taugamótun, geta takmarkað þessar endurbætur við aðeins síðari orð á listanum og þar með aðeins bætt nýgengisklasann.

Ef svo er, þá gætu þessar niðurstöður endurspeglað viðbótaraðferð til að bæta WM-virkni án inngrips innan áhrifaþeta-gamma krosstíðnitengingarkenningarinnar15, auk þess að breyta minnisgetu18.

Möguleikinn á því að þó að IPL thetamodulation hafi auðveldað viðhald og innköllun á hlutum á síðari lista, gæti það ekki bætt flutning á áður kynntum upplýsingum til LTM, gæti hafa stuðlað enn frekar að þessum valhæfni áhrifa. Þetta gæti stafað af tilvist aðgreindra kóðunaraðferða fyrir minnisgeymslurnar tvær, möguleiki sem er studdur af nýlegri rannsókn á transkúpu segulörvun (TMS)14.

Að öðrum kosti getur flutningur framsetninga á milli minningakerfanna tveggja falið í sér aðskilda stjórnunarferla41 sem hafa ekki áhrif á núverandi taugamótunarhönnun. Þar af leiðandi gæti IPL þeta mótun ekki haft áhrif á minnisframsetningu í forgangsklasanum. Þess í stað komu fram endurbætur á forgangsáhrifum sértækt með DLPFC gammamótun.

Þessi samskiptaregla kann að hafa sértækt bætt hæfni til að sækja framsetninguna sem eru sérkóðaðar eða fluttar yfir í LTM, og hafa hugsanlega áhrif á hippocampus og önnur skjaldblaðabyggingu42, sem einnig sýna samtímis gammavirkni við seinkun á innköllun36. Fyrri taugamótunarrannsókn, þó að athuga minnisvirkni hjá ungum fullorðnum með hefðbundið tACS í einni lotu, er í takt við þessa tillögu22.

Þannig að þó að bæði þeta og gamma taktur, og bæði DLPFC og IPL svæði, séu þekkt fyrir að stuðla almennt að WM og LTM frammistöðu, gætu þeir vísir að sérstökum vitsmunalegum ferlum sem sértækt liggja að baki aðskiljanlegum framförum sem fram komu í þessari rannsókn.

Niðurstöður þessarar rannsóknar stuðla einnig að umræðum um fræðileg líkön um frjálsa muna. Aðskilinn taugagrunnur af forgangs- og nýlegri áhrifum hefur verið mjög umdeilt efni í taugasálfræði með misvísandi sönnunargögnum14,43. Sértæk breyting á forgangs- og nýlegri áhrifum sem fram koma í núverandi rannsókn styður mismunandi undirliggjandi kerfi, í samræmi við tvöfalda verslunarlíkönin11 og taugasálfræðilegar athuganir12,13.

Hins vegar eru niðurstöður okkar, eins og er, ekki ósamrýmanlegar öðrum líkönum um ókeypis innköllun. Til dæmis, ein kenningin rekur forgangsáhrif til „langtíma vinnsluminni“ þar sem langtíma geymslu- og endurheimtaraðgerðir styðja WM-virkni sem er háð sérfræðiháðri endurheimtuskipulagi44,45. Þessi skoðun er ekki í ósamræmi við áðurnefnda tilgátu um að DLPFC gamma taugamótun gæti hafa haft áhrif á endurheimt frá LTM, að vísu - í þessari skoðunarþjónustu WM.

Leið til að greina á milli þessara tveggja sjónarhorna er að nota aðferðina við sérstillingu til að móta sérfræðiþekkingu45, en í því tilviki myndi þessi kenning spá fyrir um sterkari áhrif DLPFC gamma taugamótunar í viðurvist sterkari sérfræðiháðra endurheimtarbygginga. Ennfremur, þó að samhengisendurheimtarkenningarnar séu til staðar. ekki hannað til að útskýra forgangsáhrif, skortur á forgangsáhrifum hjá eldri fullorðnum hefur verið rakinn til athyglisferla46, sem aftur á móti tengjast DLPFC gammavirkni47. DLPFC gamma taugamótun gæti hafa aukið enn frekar innri hallann í skilvirkni kóðunaraðferða með ávinningi fyrir snemma atburði í röð46. Athyglisvert er að aukin gammavirkni í skjaldkirtli tengist þessum áhrifum17.

Eins og fjallað er um hér að ofan, gæti DLPFC gamma taugamótun hafa leitt til áhrifa á gammavirkni í skjaldkirtilsbyggingum42, sem eykur forgangsáhrifin. Hvort DLPFC gammaneuromodulation hefur sérstaklega áhrif á LTM endurheimtarferli eða athygliskerfi er hugsanlega hægt að takast á við með korngreiningu á minnisframmistöðu innan frumhjólsins.

Til dæmis spáir LTM endurheimtunarreikningurinn fyrir aukinni breytingu á minnisframmistöðu með aukinni raðstöðu í forgangsklasanum vegna svipaðra ávinnings og endurheimtunarferla í öllum raðstöðum, en athyglisreikningurinn spáir fyrir um minnkun í halla minnisframmistöðu sem fall af þessari stöðu. , sem endurspeglar þar með stöðugleika í viðvarandi athygli46.

Árangur taugamótunarsamskiptareglunnar við að meðhöndla forgangsáhrifin með vali verður öflugt tæki til að prófa þessar samkeppnisspár. Framtíðarrannsóknir sem eru nægilega öflugar til að prófa þessar tilgátur kerfisbundið geta gert greinarmun á þessum samkeppnisspám til að betrumbæta og samræma hinar ýmsu kenningar um frjálsa muna.

Þessi vinna stuðlar að vaxandi bókmenntum sem benda til klínísks ávinnings fyrir minnisvirkni hjá eldri fullorðnum með ekki ífarandi tækni7. Samskiptareglurnar sem notaðar eru í núverandi rannsókn sýna fram á að hægt er að bæta minnisvirkni með vali í að minnsta kosti 1 mánuð eftir 4-dags íhlutun. Þessi langvarandi áhrif geta komið fram vegna taugabreytinga48 eftir fasalokun á innri heilatakti með tACS49.

Að auki benda þessar niðurstöður til þess að hægt sé að efla starfræna aðgreiningu, sem venjulega minnkar með öldrun50, með sértækri taugamótun. Niðurstöður þessarar rannsóknar geta hvatt nokkrar rannsóknarleiðir til að skoða klíníska möguleika þeirra frekar. Til dæmis ættu framtíðarrannsóknir að kanna alhæfingu þessara niðurstaðna yfir á mismunandi vitræna hugmyndafræði sem spannar minnisvirkni yfir ýmis skynsvið og endurtaka þær í stærri rannsóknarsýnum.

Ennfremur þarf að ákvarða hvernig eigi að stuðla að sjálfbærum áhrifum sem eru lengri en 1-mánaðartíminn sem sést í núverandi rannsókn. Sérsniðin taugamótunaraðferð í samræmi við einstaka líffærafræðilega og virknieiginleika er ein möguleg aðferð6.

Að auki er kerfisbundið hægt að breyta tiltekinni tíðni innan þeta- og gammasviðsins, fjölda og lengd mótunarlota, ákjósanlega bilið á milli samfelldra lota og samspil grunnlínu vitsmunalegrar og taugastarfsemi við þessar mælingar til að ákvarða bestu mótunarhönnunina.

Ennfremur, auk MoCA, ættu framtíðarrannsóknir að nota víðtækara taugasálfræðilegt mat til að mæla vitsmunalega virkni í grunnlínu og tengsl hennar við endurbætur af völdum tACS.

Að lokum, umfram hugsanlegan ávinning fyrir heilbrigða eldri fullorðna, ætti að skoða þýðingaáhrif fyrir fólk með taugageðræna og taugahrörnunarsjúkdóma, sérstaklega þá sem eru með sértækan minnisbrest10 og í hættu á vitglöpum5. Niðurstöður þessarar rannsóknar þjóna sem skref í átt að því að rannsaka þessar spurningar af klínískum áhuga.

Efni á netinu

Allar aðferðir, viðbótartilvísanir, samantektir á skýrslugerð náttúrurannsókna, upprunagögn, víðtæk gögn, viðbótarupplýsingar, viðurkenningar, upplýsingar um jafningjarýni; upplýsingar um framlög höfunda og samkeppnishagsmuni; og yfirlýsingar um gögn og aðgengi að kóða eru fáanlegar áhttps://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3.

Heimildir

1. Miðstöðvar fyrir sjúkdómseftirlit og forvarnir. Stefna í öldrun - Bandaríkin og um allan heim. MMWR Morb. Dauðlegur. Vikulega. 52. þskj., 101–104 (2003). 106.

2. Samanez-Larkin, GR & Knutson, B. Ákvarðanataka í öldrunarheila: breytingar á áhrifa- og hvatningarrásum. Nat. Séra Neurosci. 16.278–289 (2015).

3. Søraas, A. o.fl. Sjálfsagt minnisvandamál 8 mánuðum eftir COVID-19sýking. JAMA netv. Opið 4, e2118717 (2021).

4. Rapp, PR & Amaral, DG Einstaklingsmunur á vitrænum og taugalíffræðilegum afleiðingum eðlilegrar öldrunar. Stefna Neurosci. 15.340–345 (1992).

5. Gauthier, S. o.fl. Væg vitræna skerðing. Lancet 367, 1262–1270 (2006).

6. Grover, S., Nguyen, JA & Reinhart, RMG Samstilling heilatakta til að bæta vitsmuni. Annu. Séra Med. 72, 29–43 (2021).

7. Reinhart, RMG & Nguyen, JA Vinnuminni endurlífgaði eldri fullorðna með því að samstilla rytmískar heilarásir. Nat. Neurosci. 22.820–827 (2019).

8. Cowan, N. Hver er munurinn á langtíma-, skammtíma- og vinnsluminni? Prog. Brain Res. 169, 323–338 (2008).

9. Parkinson, SR, Lindholm, JM & Inman, VW Greining á aldursmuni í tafarlausri innköllun. J. Gerontol. 37, 425-431 (1982).

10. Sullivan, EV & Sagar, HJ Tvöföld sundrun skammtíma- og langtímaminni fyrir óorða efni í Parkinsonsveiki og alheims minnisleysi. Nánari greining. Brain 114, 893–906 (1991).

11. Atkinson, RC & Shifrin, RM Mannlegt minni: fyrirhugað kerfi og eftirlitsferli þess. í Te Psychology of Learning and Motivation: Advances in Research and Teory Volume 2 (útg. Spence, KW) 89–195 (Academic Press, 1968).

12. Baddeley, AD & Warrington, EK Minniskóðun og minnisleysi.Neuropsychologia 11, 159–165 (1973).

13. Shallice, T. & Warrington, EK Óháð virkni munnlegrar minnisgeymslu: taugasálfræðileg rannsókn. QJ Exp. Psychol. 22, 261-273 (1970).

14. Innocenti, I. o.fl. TMS truflun á forgangs- og nýlegri aðferðum sýnir bimodal episodic kóðun í mannsheilanum. J. Cogn. Neurosci. 25.109–116 (2013).

15. Lisman, JE & Jensen, O. Te theta-gamma taugakóði. Neuron 77,1002–1016 (2013).

For more information:1950477648nn@gmail.com