Hluti 1: Aldurstengd hnignun á hindrunartóni í heilaberki styrkir hreyfiminni
Mar 20, 2022
Tengiliður: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Netfang:audrey.hu@wecistanche.com
Pierre Petiteta,b,1,∗, Gershon Spitza,c,1, Uzay E. Emird,e, Heidi Johansen-Berga, Jacinta O'Sheaa,f
a Wellcome Center for Integrative Neuroimaging, FMRIB Centre, Nufield Department of Clinical Neurosciences (NDCN), John Radcliffe Hospital, Headington, Oxford, Bretlandi
b Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon, Equipe Trajectoires, Inserm UMR-S 1028, CNRS UMR 5292, Université Lyon 1, Bron, Frakklandi
c Turner Institute for Brain and Mental Health, Monash University, Melbourne, Ástralíu
d School of Health Sciences, Purdue University, West Lafayette, Indiana, Bandaríkjunum
e Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana, Bandaríkjunum
f Wellcome Center for Integrative Neuroimaging, Oxford Center for Human Brain Activity (OHBA), University of Oxford Department of Psychiatry, Warneford Hospital, Warneford Lane, Oxford, Bretlandi
a b s t r a c t:
Öldrun truflar fínstillt örvun/hömlun jafnvægi (E:I) yfir heilaberki með náttúrulegri lækkun á hamlandi tóni (-amínósmjörsýra, GABA), sem veldur virkni lækkandi. Hins vegar, hjá ungum fullorðnum, eykur tilraunalækkandi GABA í skynhreyfiberki tiltekið svið skynhreyfingar: aðlögunminni. Hér prófuðum við þá tilgátu að þar sem skynhreyfibarkar GABA minnkar náttúrulega með aldri, aðlögunminnimundi aukast, og hið fyrra skýrir hið síðara. Niðurstöður staðfestu þessa spá. Til að sanna orsakasamhengi notuðum við heilaörvun til að lækka enn frekar skynhreyfingarbarkar GABA við aðlögun. Hjá einstaklingum, hvernig örvun breytti minni var háð skynhreyfingarbarkar E:I. Hjá þeim sem voru með lágt E:I jókst örvunminni; hjá þeim sem eru með mikla E:I örvun skertminni. Þannig greindum við form hreyfiminni sem er náttúrulega styrkt með aldri, er háð orsökinni á skynhreyfiberki taugaefnafræði og gæti verið öflugt skotmark fyrir aðferðir til að varðveita hreyfifærni í heilbrigðri öldrun og taugaendurhæfingu.
1. Inngangur
Hreyfigeta minnkar með aldri (Hunter o.fl., 2016; Krampe, 2002). Þegar heilinn og líkaminn eldast missa hreyfingar hraða (Bedard o.fl., 2002; Jiménez-Jiménez o.fl., 2011), styrk (Frontera o.fl., 2000) og samhæfingu (Serrien o.fl., 2000). Þetta náttúrulega tap á starfsemi eykst af hreyfitruflunum sem hækka verulega með aldrinum (td heilablóðfall, sarcofæð, Parkinsonsveiki). Eftir því sem öldruðum fjölgar (Leeson, 2018) er þörf fyrir aðferðir til að vinna gegn og vega upp á móti aldurstengdri hreyfingarskerðingu.
Meðan á öldrun stendur verður hreyfikerfið að laga sig stöðugt að áframhaldandi tauga- og stoðkerfisbreytingum. Mýki heilans gerir þetta kleift. Mýkt er nauðsynlegt til að læra nýja hreyfifærni, aðlaga og viðhalda þeim sem fyrir eru og til að endurhæfa starfsemi sem skert er af sjúkdómum (Dayan og Cohen, 2011; Sampaio-Baptista o.fl., 2018). Þannig gegnir mýkt mikilvægu hlutverki við að draga úr aldurstengdri hreyfingarskerðingu (McNeil og Rice, 2018; Rozycka og Liguz-Lecznar, 2017).
Því miður minnkar mýkt líka með aldrinum (Burke og Barnes, 2006), sérstaklega á hreyfisviðinu (Bhandari o.fl., 2016; Freitas o.fl., 2013; Rogasch o.fl., 2009). Helsta orsökin er vanstjórnun á fínstilltu jafnvægi milli örvunar og hömlunar í heilaberki (E:I) (Rozycka og Liguz-Lecznar, 2017). Yfir heila heilaberki er E:I truflað vegna þess að -amínósmjörsýra (GABA) - helsta hamlandi taugaboðefnið - hefur aðallega verið tilkynnt að minnka með aldri, 2018), skerta getu til að bæla sjálfvirk svörun (Hermans o.fl., 2018a) og hægari hreyfiraðarnám (King o.fl., 2020).
Aftur á móti prófuðum við þá tilgátu að þar sem M1 GABA lækkar með aldri, sé sérstakt form hreyfivirkni efri útlima – aðlögunminni- myndi hækka. Yfir líftímann er aðlögun sá eiginleiki skynhreyfikerfisins sem gerir einstaklingum kleift að vinna gegn truflunum með því að stilla hreyfingar sínar og viðhalda þannig farsælli hreyfigetu (Franklin og Wolpert, 2011; Wolpert o.fl., 2011). Eftir að þetta form nám hefur átt sér stað og trufluninni er fjarlægt, verður aðlögunminnier gefið upp sem eftiráhrif (AE) – hreyfiskekkju í áttina á móti trufluninni. Styrkur aðlögunarminnier verðtryggð með þrautseigju yfir tíma þessa AE. Það er mikið af vísbendingum um að þó að eldri fullorðnir sýni oft skort við útsetningu fyrir hreyfitruflunum (þ.e. hægari minnkun skekkju; Anguera o.fl., 2011; Bock, 2005; Buch o.fl., 2003; Fernández-Ruiz o.fl., 2000; Huang og Ahmed, 2014; Panouillères o.fl., 2015; Vandevoorde og Orban de Xivry, 2019), eftir að truflunin hefur verið fjarlægð er AE varðveitt (Bock, 2005; Buch o.fl., 2003; Hegele og Hegele og Hegele og Heule, 2008. ; Panouillères o.fl., 2015; Roller o.fl., 2002; Vandevoorde og Orban de Xivry, 2019) eða jafnvel aukist (Fernández-Ruiz o.fl., 2000; Nemanich og Earhart, 2015; Wolpe o.fl., 2020) til yngri fullorðinna (þó sjá: Malone og Bastian, 2016). Frá og öryggis frábendingar fyrir MRS og tDCS mælingar. Skimunin var framkvæmd af einum tilraunamannanna og var sjúkrasaga þátttakenda ákvörðuð með sjálfsskýrslu. Skriflegt upplýst samþykki var veitt af öllum þátttakendum. Rannsóknin var samþykkt af bresku NHS rannsóknarsiðanefndinni (Oxford A; REC tilvísunarnúmer: 13/SC/0163). Í tilraun 1 framkvæmdu allir þátttakendur (= 32) prismaaðlögun (PA) og próf á skammtíma (10-mínútur) og langtíma (24-klst.) varðveislu. Undirsýni fór í MRS-skönnun til að mæla taugaefnafræði í vinstri skynhreyfiberki (= 22) og í líffærafræðilegu stjórnrúmmáli í hnakkaberki (= 20; mynd S2). Undirsýni samþykkti að taka einnig þátt í tilraun 2 (= 25), sem samanstendur af tveimur vikulegum lotum af PA ásamt anodal/sham tDCS til M1. Allar upplýsingar um hvaða mælingar fengust fyrir hvern einstakling eru í töflu S1.
Í tilraun 1 var úrtaksstærðin (= 32) ákvörðuð út frá aflgreiningu sem keyrt var í G∗Power (Faul o.fl., 2007) (útgáfa 3.1.9.2), út frá fyrri rannsóknum samtakanna milli hegðunar og aldurstengdrar GABA breytinga innan hreyfisviðs (Heise o.fl., 2013; Hermans o.fl., 2018a). Meðalstærð áhrifa í þessum rannsóknum var ||=0.52. Til að greina áhrif af þessari stærð þarf lágmarksúrtak upp á=19 með líkum á tegund I villu=0.05 og krafti (1 − )=0.80 (byggt á a fyrirfram einhliða fylgnigreining). Taugaefnafræðilegt sjónarhorn okkar sýndi fyrri vinna að það að lækka M1 hamlandi tón í tilraunaskyni við aðlögun með heilaörvun hafði engin áhrif á aðlögunarhraða heldur jók viðvarandi AE hjá ungum fullorðnum (Galea o.fl., 2010; O'Shea o.fl. , 2017). Hér rökstuddum við að ef varðveisla á AE veltur orsakafræðilega á M1 hamlandi tón, þá er þetta form afminnigetur hækkað náttúrulega með aldrinum vegna aldurstengdrar M1 GABA lækkunar.
Þessi tilgáta var staðfest í þversniðsrannsókn á þrjátíu og tveimur heilbrigðum eldri fullorðnum (meðalaldur: 67,46 ár, sd: 8,07). Með því að nota segulómun litrófsgreiningu (MRS) til að mæla taugaefnafræði, sýndum við að M1 GABA lækkar með aldri. Með því að nota prismaaðlögun (PA; von Helmholtz, 1867) sýndum við fram á að varðveisla eykst með aldri. A
Miðlunargreining staðfesti í kjölfarið að þegar GABA minnkar með aldri, aðlögunminnihækkar, og hið fyrra skýrir hið síðara. Til að sýna fram á orsakasamhengi grípum við inn í tilraunastarfsemi með örvunarskauta, transkúpujafnstraumsörvun (a-tDCS) - til að reyna að lækka M1 GABA enn frekar (Antonenko o.fl., 2017; Kim o.fl., 2014; Stagg o.fl., 2009) og auka þannig aðlögun enn frekarminni. Að meðaltali jókst örvun ekkiminnií þessum aldurshópi. Frekar sýndi meðalhófsgreining að hvernig örvun breyttistminnivar háð hreyfibarkar E:I einstaklinga. Örvun jók varðveislu hjá einstaklingum með lágt E:I en minnkuð varðveisla hjá einstaklingum með hátt E:I.
Í stuttu máli greindum við tiltekið svið hreyfivirkni mýktar sem batnar með aldrinum, sem eðlileg afleiðing af hamlandi hnignun í barkar. Þessa minnisvirkni er hægt að auka enn frekar með taugaörvun, en aðeins hjá einstaklingum sem hafa minnst áhrif á aldurstengda röskun á hreyfibarkar E:I. Þessar niðurstöður ögra ríkjandi viðhorfi til öldrunar sem óumflýjanlegrar hnignunar. Þó að nám á nýjum hreyfifærni gæti minnkað, batnar getu til að viðhalda aðlögun núverandi færni eðlilega með aldrinum. Sú aðlögunminnieykst náttúrulega með aldrinum gefur til kynna að það gæti haft ónýtta möguleika sem markmið fyrir þjálfunaraðferðir sem miða að því að varðveita, bæta eða endurheimta hreyfivirkni við heilbrigða eða sjúklega öldrun (td prismameðferð fyrir endurhæfingu sjónræns vanrækslu; O'Shea o.fl., 2017; Rossetti o.fl., 1998).
2. Efniviður og aðferðir
2.1. Þátttakendur
Þrjátíu og tveir rétthentir karlar á aldrinum 49 til 81 árs (meðalaldur: 67,5 ár, sd: 8,1) tóku þátt í þessari rannsókn. Allir voru skimaðir til að útiloka hvers kyns persónulega sögu eða fjölskyldusögu um tauga- eða geðraskanir úrtaksstærðir (= 32 fyrir atferlisgreiningar;=20 fyrir taugaefnafræðilegar greiningar) höfðu því fullnægjandi kraft. Í tilraun 2 var úrtaksstærðin ákvörðuð út frá sambærilegri aflgreiningu sem var upplýst af stærð örvunaráhrifa sem greint var frá í fyrri vinnu okkar (O'Shea o.fl., 2017). Í þeirri rannsókn var vinstri M1 a-tDCS aukin langtíma varðveisla í allt að fjórum dögum eftir aðlögun, með áhrifastærð upp á=0.73. Lágmarksúrtaksstærð sem þarf til að greina áhrif upp á=0.73 með líkum á tegund I villu=0.05 og krafti (1 − )=0.80 var {{24 }} (byggt á einhliða mismun á tveimur háðum meðaltölum). Til að gera ráð fyrir hugsanlegu brottfalli voru tuttugu og sex þátttakendur ráðnir. Einn þátttakandi missti eftirfylgni eftir varðveislu og var því ekki með í lokaúrtaki=25.
2.2. Prisma aðlögunarreglur
Í báðum tilraunum var PA framkvæmt með því að nota sérsmíðaðan sjálfvirkan búnað (mynd S1a). Þátttakendur sátu með höfuðið fast í hökupúða og skoðuðu 32-tommu láréttan snertiskjá í gegnum LCD-lokara (Dispersion film, Liquid Crystal Technologies, Ohio, Bandaríkjunum). Snertiskjárinn var notaður til að kynna sjónræn markmið og skrá náendapunkta og LCD-lokarinn var notaður til að stjórna sjónrænni endurgjöf á skjánum og útlimum. Hnappur var festur við stöng hökupúðarinnar og þjónaði sem upphafsstaða fyrir allar bendihreyfingar. Þátttakendum var bent á að halda hnappinum inni allan tímann og að sleppa honum aðeins þegar þeir hefja hreyfingu að markmiði. Aðeins í tilraunum eftir áhrif (AE) kveikti slepping hnappsins á að LCD-lokarinn varð ógegnsær og lokaði þannig sjónrænni endurgjöf á nákvæmni endapunkta. Að auki kom fastur loki í veg fyrir að þátttakendur sáu útlim sína í upphafsstöðu og á fyrsta þriðjungi af ferlinum. Þátttakendum var bent á að renna ekki fingrinum yfir yfirborð snertiskjásins heldur að snerta skjáinn aðeins í lok hreyfingar þeirra. Bendiskekkjur voru reiknaðar út sem hornið sem myndaðist á milli beinnar línu sem tengist upphafsstöðu og skotmarks og beinlínu sem tengist upphafsstöðu og skráðri lendingarstöðu. Samkvæmt venju voru villur í stefnu prismatískrar færslu (hægri/réttsælis) kóðaðar sem jákvæðar, en villur í gagnstæða átt (vinstri/rangsælis) voru kóðaðar sem neikvæðar. Verkefnið var forritað í MATLAB útgáfu 2014b (MathWorks; https://uk.mathworks.com) með því að nota Psychtoolbox (Kleiner o.fl., 2007) útgáfu 3, keyrt á MacBook Pro fartölvu. Í hverri prufu gaf hljóðupptaka þátttakendum fyrirmæli um að ná og benda með hægri vísifingri á markið sem sýnt var á snertiskjánum. Markmiðið gæti annað hvort verið staðsett á miðju skjásins (prófanir með opnum lykkjum) eða 10 cm til vinstri eða hægri (prófanir með lokuðum lykkjum). Fjarlægðin milli augna þátttakenda og miðmarks var 57 cm.
Á meðan á PA stóð skiptust þátttakendur á milli tveggja tegunda verkefnablokka: lokaðri lykkjubendingu (CLP) og opinn lykkjubending (OLP). Í tilraunum með lokuðum lykkjum voru þátttakendur með 10◦ hægri-shift prisma-gleraugu (jökulgleraugu: Julbo, Longchaumois, Frakklandi; linsur: OptiquePeter, Lyon, Frakklandi) og fengu fyrirmæli um að gera hraðar hreyfingar (meðaltímalengd hreyfingar: 452 ms, sd : 119 ms) annaðhvort til vinstri eða hægri skotmarks í gervi-slembivali. Þátttakendur voru þjálfaðir í að halda fingri sínum við lendingarstað og leiðrétta hreyfingu sína í næstu tilraun eftir þörfum. Til að takmarka stefnumótandi aðlögun og „í flugi“ villuleiðréttingu (Redding og Wallace, 1996; 2001) sjónræn endurgjöf á sýndarviðbrögðum) meðan á atferlisprófun stendur. Þetta var náð með því að nota blindandi kóða („rannsóknarham“ örvandi búnaðar) sem rannsakandi sem ekki tók þátt í atferlisprófum gaf upp. Afblinding átti sér stað á tölfræðilegu greiningarstigi, þegar gagnasöfnun var lokið.
Í tilraun 2 framkvæmdu þátttakendur tvær PA plús tDCS lotur (anodal/sham, röð mótvægi), hver aðskilin með að minnsta kosti eina viku (meðalbil: 10 dagar, sd: 6 dagar). Þetta bil var valið til að leyfa bæði áhrifum DCS á örvun í heilaberki (Nitsche o.fl., 2003; Nitsche og Paulus, 2000) og AE að skolast út (O'Shea o.fl., 2017), til að tryggja afturhvarf til grunnlínubendingahegðun og örvun í heilaberki við upphaf hinnar tilraunalotunnar. Rökin fyrir því að örva meðan á PA stendur – öfugt við fyrir eða eftir – var að hafa samskipti við fyrsta þriðjung hverrar hreyfingar sem náðist var lokaður með fasta lokaranum, eins og í fyrri verkum (Inoue o.fl., 2015; O'Shea o.fl., 2017; 2014). Í lok hverrar tilraunar stóð sjónræn endurgjöf á lendingarstöðu í 500 ms eftir að snertingin var skráð. Eftir þennan tíma varð LCD lokarinn ógegnsær og þátttakendur þurftu að fara aftur í upphafsstöðu (þ.e. ýta á og halda hnappinum inni) án sjónræns endurgjafar frá hendi þeirra. Þessi aðferð takmarkaði útsetningu prisma fyrir hreyfingu sem náði til öfugt við afturhreyfingu. Í tilraunum með opnar lykkjur voru prisma fjarlægðir og þátttakendum bent á að benda á miðmarkið. Áhersla var lögð á nákvæmni umfram hraða (meðaltímalengd hreyfingar: 799 ms, sd: 135 ms). Sjónræn endurgjöf var sýnd í hverri tilraun með því að LCD-lokarinn varð ógagnsær þegar nær dregur, og lokaði þannig sjón á markið, ná- og endapunktsskekkju og afturhreyfingu. Þetta gerði það að verkum að hægt var að mæla AE til vinstri án þess að þátttakendur hafi virkan aðlagað sig til að bregðast við endurgjöf sjónvillu.
Í báðum tilraunum mældi hver PA lota nákvæmni ábendinga við grunnlínu, aðlögun, skammtíma (10-mínútur) og langtíma varðveislu (24-klst.; mynd S1). Nákvæmni í lokuðu og opinni lykkju var mæld í tveimur blokkum af 20 og 30 tilraunum í sömu röð. Aðlögun samanstendur af pörum af lokuðum og opnum lykkjum til skiptis, sex í tilraun 1 og sjö í tilraun 2 (mynd S1). Varðveisla AE var mæld 10-mínútum og 24-klukkutímum eftir lok PA, með einni blokk með 45 tilraunum með opnum lykkjum. Í tilraun 2 var 10-mínútu varðveisla fylgt eftir með þvottafasa þar sem þátttakendur bentu án þess að vera með prisma, fylgdust með villum sínum til vinstri og aðlöguðust því. Washout samanstóð af 40 prófunum með lokuðum lykkjum og 45 tilraunum með opnum lykkjum sem dreift var yfir sex interleaved blokkir (Mynd S1b). Tilgangurinn með þvotti var tvíþættur. Í fyrsta lagi gerði það okkur kleift að kanna hvort, í sýndarástandinu, tengdist eldri aldur bilun í aðlögun sem gæti útskýrt sterkari AE síðar (sjá viðbótarniðurstöður). Í öðru lagi rökstuddum við að efminnimyndun styrktist með örvun meðan á PA stóð, þá var útþvottur líklegri til að trufla langvarandi varðveislu í sýndarástandinu en í rafskautsástandinu, sem gæti aukið næmni til að greina áhrif örvunar eftir 24-klst.
2.3. Transcranial jafnstraumsörvun
Í tilraun 2 var tDCS afhent með rafhlöðuknúnum DC örvunartæki (Neuroconn GmbH, Ilmenau, Þýskalandi) sem var tengdur við tvær 7 × 5 cm svampraskaut sem liggja í bleyti í 0,9 prósent saltlausn. Rafskautsskautið var sent yfir C3 (5 cm hliðar á Cz) sem samsvarar vinstri aðalhreyfilberki samkvæmt alþjóðlega 10–20 rafskautakerfinu (Herwig o.fl., 2003). Bakskautið var sett yfir hægri ofanhryggjarhrygginn. Meðan á anodal tDCS stóð var örvun beitt við 1 mA í 20 mínútur, í gegnum allan aðlögunarfasann, eins og í fyrri vinnu okkar (O'Shea o.fl., 2017). Viðnám var fylgst með á netinu og haldið undir 10 kOhm allan tímann meðan á örvun stóð. Straumurinn jókst upp og niður á 10 sekúndum við upphaf og mótvægi örvunar. Meðan á sýndar-tDCS stóð var aðferðin eins að því undanskildu að engin örvun var afhent á 20 mín. Þess í stað komu litlir straumpúlsar (110 A yfir 15 ms) á 550 ms fresti til að líkja eftir skammvinnri náladofa sem tengist raunverulegri örvun. Bæði tilraunamenn og þátttakendur voru blindaðir fyrir örvunarástandinu (anodal eða meðminnimyndunarferli sem eiga sér stað við útsetningu fyrir sjónbreytingunni, sem vitað er að tengist langtíma varðveislu (Inoue o.fl., 2015; Joiner og Smith, 2008; Kording o.fl., 2007; Smith o.fl., 2006). Við sýndum áður að M1 a-tDCS beitt áður - öfugt við - PA hafði engin áhrif á aðlögunminni, sem sýnir fram á mikilvægi samspils milli taugaörvunar og samhliða vitræna ástands (O'Shea o.fl., 2017).
2.4. MRS kaup siðareglur
MRS gögn voru aflað hjá Oxford Center for Clinical Magnetic Resonance Research (OCMR, University of Oxford), á Siemens Trio {{0}}Tesla MR skanna fyrir allan líkamann og með því að nota 32-rásarspólu . Háupplausn T1-vegnar byggingar MR myndir (MPRAGE; 224 × 1 mm ássneiðar; TR/TE=3000/4,71 ms; snúningshorn=8◦; FOV=256; voxel stærð=1 mm ísótrópísk; skannatími=528 sek.) var aflað fyrir MRS voxel staðsetningu og skráningar tilgangi. MRS gögn voru aflað úr tveimur bindum af áhuga (VOIs; voxel stærð=2 ×2 ×2 cm3) í tveimur samfelldum öflun. Fyrsta VOI var með miðju á vinstri hreyfihöndinni (Yousry o.fl., 1997) og innihélt hluta af for- og post-miðlægum gyrus (Mynd S2c). Önnur (líffærafræðileg stjórn) VOI var tvíhliða miðuð við calcarine sulcus í hnakkablaðinu (sjónberki) (Engel o.fl., 1997; Ip o.fl., 2017; Lunghi o.fl., 2015) (Mynd S2c) ). Þetta eftirlitssvæði var valið vegna þess að það hefur, að því er við vitum, ekki verið tengt við þróun og/eða varðveislu á prisma AE (til að skoða: Panico o.fl., 2020; Petitet o.fl., 2017). B0 shimming var framkvæmt með því að nota GRESHAM (64 × 4,2 mm ássneiðar, TR=862.56 ms, TE1/2=4.80/9.60 ms, snúningshorn=12◦ , FOV {{ 40}}, lengd skanna=63 sek.). MR litrófsgreiningargögn (róf) voru aflað með því að nota hálf-adíabatísk staðsetning með adiabatic sértækri endurfókus (hálf-LASER) röð (TR/TE=4000/28 ms, 64 skannameðaltöl, skannatími=264 sekúndur) með breytilegum útvarpspúlsum með hámarksslökunartöfum (VAPOR), vatnsbælingu og ytra rúmmálsmettun (Deelchand o.fl., 2015; Öz og Tkáč, 2011). Að auki voru óbæld vatnsróf fengin úr sömu VOI til að fjarlægja leifar af hvirfilstraumsáhrifum og til að endurbyggja fasafylkingarrófið (Natt o.fl., 2005). Einstaklingsupptökur voru vistaðar sérstaklega (einskotsupptökuhamur), síðan tíðnin og fasa leiðrétt áður en meðaltalið var yfir 64 skannanir.
2.5. MRS gagnagreining
Umbrotsefni voru magngreind með því að nota LCModel (Provencher, 2012; 1993; 2001) framkvæmt á öllum litrófum innan efnaskiptabilsins 0,5 til 4,2 ppm. Líkansviðið var búið til á grundvelli áður tilkynntra efnabreytinga og tengingarfasta af Vespa Project (Versatile Stimulation, Pulses, and Analysis). Óbælda vatnsmerkið sem fékkst úr magni áhugaverðs var notað til að fjarlægja hvirfilstraumsáhrif og til að endurbyggja fasafylkingarrófið (Natt o.fl., 2005). Einskönnunarróf voru leiðrétt fyrir tíðni- og fasabreytingum af völdum hreyfingar myndefnis fyrir samantekt. Glutamic (Glx) var notað í núverandi rannsókn vegna vanhæfni til að greina á milli glútamats og glútamíns með því að nota 3T MRI skanni. Til að forðast hlutdrægni í sýninu í átt að mati á háum styrk, og væntanlegt hlutfallslegt Cramér-Rao Lower Bound (CRLB) var reiknað fyrir hvern einstakan gagnasafn miðað við styrkmatið og gert ráð fyrir stöðugu hávaðastigi yfir allar mælingar (sjá viðbótarupplýsingar fyrir nákvæmar aðferðir). Gagnasöfn þar sem Pearson leifar á milli væntanlegs og hlutfallslegs CRLB sem mælst var fyrir fóru yfir 2 voru útilokuð frá síðari greiningu. Með því að nota þessa gæðasíuviðmiðun fyrir -Amínósmjörsýru (merkt GABA), Glutamix (glútamín plús gutamat, merkt Glx) og heildarkreatín (kreatín plús fosfókreatín, merkt TCR), var fjórum V1 MRS gagnapakka hent og engum M1 MRS gagnasafni var hent.
Vefjaleiðrétting er mikilvægt skref í MRS gagnagreiningu, sérstaklega hjá eldri fullorðnum vegna rýrnunar í heila, sem hefur verið lagt til að samsvari sjálfgefnum valkosti "flipa_líkans" aðgerðarinnar sjPlot pakkans í R (Lüdecke , 2021). Við bárum saman færibreytur LMM líkansins beint til að ákvarða taugalíffærafræðilega og taugaefnafræðilega sérstöðu. Líkanbreytur voru bornar saman með því að nota almennt línulegt tilgátupróf með því að nota multi-comp pakkann í R (Hothorn o.fl., 2008). Í sjónrænum tilgangi, myndum. 1b, 3 og 6 b sýna gögn með blokkmeðaltali sem mælikvarða á varðveislu, en tölfræðilegar greiningar voru keyrðar á einstaklingsrannsóknargögnum með tilviljunarkenndum stöðvum og halla. Mælingar á stærð áhrifa eru
greint frá fyrir allar umtalsverðar greiningar, með því að nota verkunarstærðarpakkann (Ben-Shachar o.fl., 2020) í d R. Cohens var notaður til að reikna út áhrifastærðir fyrir eins sýnis t-próf gegn núlli fyrir skammtíma- og langtíma varðveislu í Fyrirfram til að taka tillit, að minnsta kosti að hluta, til aldurstengdrar lækkunar á MRS-mældum GABA-gildum (Maes o.fl., 2018; Porges o.fl., 2017b). LCmodel gefur út styrk umbrotsefna fyrir heilt rúmmál af áhuga. Þannig að ef hlutfall taugavefs innan þess rúmmáls sem vekur áhuga er lítið, vegna aldurstengdrar rýrnunar (Good o.fl., 2001), verður styrkur áætlana um umbrotsefni einnig endilega að vera undir. Nokkrar vefleiðréttingaraðferðir hafa verið lagðar fram til að gera grein fyrir þessum hugsanlega ruglingi, þar sem ekki er samstaða um það í bókmenntum (Harris o.fl., 2015; Maes o.fl., 2018; Porges o.fl., 2017b). Flestar þessar aðferðir gera ráð fyrir dreifingu umbrotsefnisins sem vekur áhuga innan mismunandi vefjahólfa. Hins vegar gætu slíkar forsendur ekki staðist allan líftímann, þar sem eðlilegt öldrunarferli getur haft meiri áhrif á sum hólf en önnur. Þess vegna notuðu allar greiningar sem greint er frá í þessari ritgerð ekki-vefjaleiðrétta styrkleikamat og í staðinn innihélt hlutfall gráa efnisins (GM) og hvítt efnis (WM) í MRS voxel sem ruglingsbreytur sem hafa engan áhuga (eins og í Scholl o.fl., 2017). Þar sem þessi leiðréttingaraðferð að hluta til rúmmáls gerir engar forsendur um dreifingu GABA og Glx innan mismunandi vefjategunda, hentar hún sérstaklega vel fyrir þessa rannsókn (þar sem þátttakendur voru á aldrinum 49 til 81 árs), og stjórnar þar af leiðandi fyrir rýrnun á meðan þær eru eftir. agnostic um mismunandi áhrif öldrunar á vefjagerðir. Hlutfall af gráu efni, hvítu efni og heila- og mænuvökva til staðar í VOI var reiknað út með því að nota sjálfvirka skiptingartól FMRIB (Zhang o.fl., 2001). Greint er frá þeim ásamt MRS gagnagæðamælingum í töflu S2.
Hjá einstaklingum var mat á heildarkreatínstyrk (TCR) neikvæða fylgni við aldur í M1 voxel ( (21)=−0.46,=0.04 ) þó ekki í V1 voxel ( (17)=−0.06,=0.81; mynd S2b). Vegna þessa ruglings við aldur var ekki hægt að nota TCR sem gilda innri viðmiðun fyrir mat á umbrotsefnum. Þess vegna, í gegnum þessa vinnu, notuðum við algera styrkleikamat fyrir GABA og Glx, frekar en að tjá gögnin sem hlutföll TCR.
2.6. tölfræðigreining
Tölfræðilegar greiningar á hegðun voru gerðar í R (R Core Team, 2017). Til að stjórna mismun milli einstaklinga á nákvæmni bendinga fyrir aðlögun, í öllum tilraunum, voru endapunktsvillugögn staðlað með því að draga frá meðaltalsbendingaskekkju við grunnlínu (yfir vinstri/hægri mið fyrir lokaða lykkju blokkir; miðmark fyrir opna lykkju blokkir ). Nema annað sé tekið fram voru öll tölfræðipróf tvíhliða. Greinar voru gerðar með línulegri aðhvarfi og fólu í sér athuganir á eftirfarandi forsendum: 1) línuleika, 2) einsleitni dreifni og 3) eðlilegleika leifa. Þessar forsendur voru skoðaðar sjónrænt með því að nota reitir af leifum vs. mældum gildum (línuleiki), aðlöguð gildi vs leifar (jafnvægi dreifni) og dreifingu leifa (eðlileiki leifa). Línuleg blönduð áhrifalíkön (LMMs) voru notuð fyrir greiningar með lengdar-/endurteknum mæliþáttum (td aðlögun, varðveislu) með því að taka með skurðpunkta og halla sem tilviljunarkennd áhrif þátttakenda. Þessi nálgun hefur tvo kosti samanborið við endurteknar mælikvarðagreiningar á breytileika (ANOVA): hún gerði okkur kleift að 1) einnig íhuga hegðunarvirkni innan blokka, öfugt við aðeins blokkmeðaltalsvillur, og 2) aðgreina tilviljunarkenndar uppsprettur breytileika milli einstaklinga frá merkingarbærar. Greint er frá öllum gerðum forskrifta í viðbótartöflum. P-gildi voru metin með því að nota Wald prófið, sem tilraun 1, og fyrir pöruð sýni t-próf á sýndar- á móti rafskautsörvun á skammtíma- og langtíma varðveislu í tilraun 2. Um það bil hluta eta-kvaðrat () fyrir línulega blandað- áhrifa aðhvarfsgreiningar til að draga saman hlutfall dreifni sem tengist tilteknum föstum áhrifum. Settar hafa verið fram þumalputtareglur til að túlka stærðir áhrifa. Þessi viðmið fyrir Cohens d eru: lítil=[0.2{{30}}; 0.49]; miðlungs=[0.5; 0.79]; stór Stærri en eða jafnt og 0.8. Viðmiðin fyrir eru: lítil=[0.01; 0,05]; miðlungs=[0,06; 0,13]; stór Stærri en eða jafn og 0,14 (Cohen, 2013).
Í tilraun 2 var grunnlína OLP og CLP meðalnákvæmni greind á tvo vegu. Í fyrsta lagi til að athuga hvort pöntunaráhrif séu ekki til staðar (PA lota 1 á móti PA lotu 2; með því að nota parvis t-próf). Í öðru lagi, til að athuga hvort ekki sé til staðar áhrif á örvunarástand (anodal tDCS fundur vs. sýndar tDCS fundur; með því að nota parvis t-próf á sömu gögnum endurröðuð eftir taugaörvunarástandi). Fyrrverandi greiningin tryggði að eina viku þvottabilið væri skilvirkt (þ.e. hegðunaráhrifin af lotu 1 höfðu horfið þegar lotu 2 hófst), og sú síðarnefnda tryggði að munur á frammistöðu milli rafskauts- og sýndar-tDCS-aðstæðna mætti rekja til a taugaörvunaráhrif öfugt við tilviljunarkenndan kerfisbundinn mun sem þegar er til staðar við grunnlínu. Til að mæla tölfræðilegar vísbendingar í þágu fjarveru á mismun (þ.e. það sem við ætluðum að ná), var Bayes Factor (01) reiknaður fyrir þessar gæðaeftirlitsgreiningar. A 01 > 3 var talin veruleg vísbending um að ekki væri munur, í samræmi við viðeigandi þvott á milli tveggja tilraunalota.
Vegna þess að GABA er myndað úr glútamati, er styrkur þessara tveggja taugaboðefna venjulega tengdur jákvæðri fylgni í heilanum (Jocham o.fl. (2012); Stagg o.fl. (2011a); í gagnasafni okkar, M1 GABA × M1 Glx: (20)=0.34,=0. 13; V1 GABA × V1 Glx: (14)=0. 16,=0.55). Þess vegna var styrkur hins taugaboðefnisins (GABA eða Glx) einnig innifalinn í líkaninu þegar sambandið milli alger styrks í GABA eða Glx innan voxel og útkomu var greint. Að auki var styrkur gráa og hvíta efnisins einnig tekinn með sem fylgibreytur sem höfðu engan áhuga á öllum gerðum sem innihéldu taugaefnafræðileg gögn.
Miðlunargreining var notuð til að einkenna „mekanísk“ tengslin sem liggja að baki fylgni aldurs, taugaefnafræði og varðveislu. Þetta var framkvæmt með því að nota R-pakkamiðlun fyrir orsakamiðlunargreiningu (Imai o.fl., 2010). Miðlun var framkvæmd með því að nota aðhvarf með óparametrískri ræsingu (10,000 endursýni) til að ganga úr skugga um hvort M1 hamlandi tónn skýrði tengslin milli aldurs og langtíma varðveislu. Líkanið innihélt: aldur sem sjálfstæða breytan (X); alger styrkur M1 GABA og Glx sem miðlar (M1, M2); blokkmeðaltals varðveisla við 24-klst. sem háða breytan (Y) (meðaltalsvilla í blokk sem er staðlað með grunnlínu fyrir hvern einstakling), og eftirlit með broti GM og WM í M1 voxel (C1, C2). Hlutfallsmiðlun () var reiknuð sem brot af heildaráhrifum (c) sem reiknað var með óbeinum áhrifum (ab1 eða ab2).