Mērķauditorijas atlase frontoparietālajā tīklā, izmantojot bifokālu transkraniālu maiņstrāvas stimulāciju motorās secības apguves uzdevuma laikā veseliem vecākiem pieaugušajiem 3. daļa

3.4. Reakcijas laiks

Mēs varējām atkārtot Violantes un kolēģu rezultātus par parametru reakcijas laiku ar būtisku stimulācijas efektu F(1, 47,10) ¼ 5,33, p ¼ .025, hp2 ¼ {{25 }}.1 (vidējs efekts), kā arī efekts grūtības pakāpei F(1, 35,77) ¼ 44,61, p < .001 hp2 ¼ 0,55 (liels efekts), un mijiedarbības efekts F(1, 34,54) ¼ 4,83, p ¼ 0,035, ZS2 ¼ 0,12 (vidējs efekts). Post-hoc analīze ar Tukey korekcijām uzrādīja būtisku atšķirību starp fiktīvu un īstu stimulāciju 2. grūtības pakāpes laikā, t(42,1) ¼ 3,22, p ¼ 0,013, bet ne 1. līmenim t(42,6) ¼ 0,20, p ¼ 0,997.

Attiecības starp viltus stimulāciju un atmiņu ir ļoti interesanta pētniecības joma. Mēs bieži dzirdam dažus cilvēkus sakām, ka viņi var uzlabot savu atmiņu, izmantojot viltus stimulāciju, un ir daži zinātniski pētījumi, kas to apstiprina.

Neīstā stimulācija attiecas uz vizuālu vai dzirdamu signālu, kas neeksistē vidē, bet ir mākslīgi radīts. Ņemot par piemēru vizuālu viltus stimulāciju, mēs varam izmantot zibspuldzi, lai radītu pēkšņu gaismu, vai ātri parādīt dažus attēlus, lai ietekmētu cilvēku uzmanību un atmiņu. Līdzīgi dzirdes viltus stimulāciju var panākt, atskaņojot noteiktu skaņu vai ātri rediģējot dažādus runas klipus.

Daži jaunākie pētījumi liecina, ka fiktīva stimulācija var aktivizēt mūsu smadzenes un uzlabot atmiņu. Tas ir tāpēc, ka tad, kad mūs stimulē šie signāli, mūsu smadzenes automātiski veiks kādu apstrādi, piemēram, pievienos šo informāciju mūsu darba atmiņai vai mobilizēs mūsu ilgtermiņa atmiņu. Protams, šis efekts nav ilgstošs un parasti ilgst tikai dažas minūtes. Bet, ja mēs pareizi izmantojam šos signālus, mēs varam uzlabot mācīšanās un atmiņas efektivitāti.

Jāatzīmē, ka ir ļoti svarīgi saprātīgi izmantot viltus stimulāciju. Pārmērīga paļaušanās uz stimulāciju var izraisīt pārmērīgu smadzeņu nogurumu, kas ietekmē mūsu mācīšanos un atmiņu. Turklāt šī pieeja nav piemērota visiem. Dažiem cilvēkiem var rasties nevēlamas reakcijas sakarā ar jutību pret gaismu vai skaņu, un viņiem ir jāizvairās no šīs metodes.

Īsāk sakot, saprātīga viltus stimulācijas izmantošana var uzlabot mūsu atmiņu, taču mums ir jāpievērš uzmanība mērenībai un jāizvairās no pārmērīgas paļaušanās uz šo metodi. Tajā pašā laikā mums arī jāturpina aktīvi meklēt citas mācīšanās un atmiņas metodes, lai sasniegtu labākus rezultātus. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche deserticola var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche deserticola ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls, kam ir daudz unikālu efektu, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Maltās gaļas iedarbīgumu nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp skābe, polisaharīdi, flavonoīdi utt. Šīs sastāvdaļas var dažādos veidos veicināt smadzeņu veselību.

Noklikšķiniet uz zināt 10 veidus, kā uzlabot atmiņu

Abi nosacījumi uzrādīja būtisku reakcijas laika palielināšanos starp 1. un 2. līmeni, kas bija pamanāmāks fiktīvajā stāvoklī t(36.4) ¼ 6.16, p < .001 nekā reālais nosacījums t(36.4) ¼ 3.25, p ¼ 0,013 Pievienojot modelim 3-aizmugures grūtības pakāpi, stimulācijai nebija ietekmes F(1,78,24) ¼ 1,61, p ¼ 0,209, būtiska ietekme grūtības pakāpei F(2,67,65) ¼ 34,99, p < .001 un nav mijiedarbības efekta F(2, 67.65) ¼ 0.75,p ¼ .478, sk. 5. att.

3.5. N-back veiktspējas parametri (trāpījumi, viltus trauksmes, precizitāte)

Analīzes neuzrādīja galveno stimulācijas ietekmi uz kādu no šiem parametriem 2. un 3. grūtības pakāpes modeļiem. Bija ievērojama grūtības pakāpes galvenā ietekme. Norāda uz ievērojamu veiktspējas samazināšanos, palielinoties n-back līmenim visos parametros. Nebija nekādu stimulācijas grūtību mijiedarbības efektu. Statistikas rezultātus skatiet 1. tabulā.

3.6. Maksimālā frekvences analīze

EEG mērījumu laikā dati no 9 elektrodiem tika iegūti, veicot N-back uzdevuma pirmsbāzes mērījumu. Individuālais vidējais 3 N-muguras līmeņu maksimālās frekvences apvienojums tika izmantots kā personalizēts tastimulācijas biežums pārējā pētījuma laikā. Kopējā vidējā maksimālā biežuma rezultāti uzrādīja grupas vidējo vērtību 4,5 (sd ¼ 0,28) ar diapazonu no 4,1 līdz 5,4. Lai iegūtu sīkāku informāciju, lūdzu, skatiet 2. tabulu.

3.7. Stimulācijas sajūtas un apžilbināšana

Pamatojoties uz stimulācijas sajūtu interviju, tACS stimulācijas dēļ nebija negatīvas ietekmes, un tika ziņots tikai par nelielām tACS sajūtām. Lielākā daļa dalībnieku atbildēja ar "nav" vai "viegli". Turklāt nevienai no uztvertajām sajūtām nebija būtiskas atšķirības starp stimulācijas un viltus apstākļiem, skatiet 3.

Dalībnieki nevarēja atšķirt īstu un fiktīvu stimulāciju. Binomiālais tests parādīja, ka pareizo atbilžu īpatsvars 1. sesijas laikā bija 0,4, kas būtiski neatšķīrās no iespējamības līmeņa (0,5), p ¼ ,503 . 2. sesijā pareizo atbilžu īpatsvars bija 0,6, kas būtiski neatšķīrās no nejaušības, p ¼ 0,503, skatīt 4. tabulu.

4. Diskusija

Galvenais šī pētījuma rezultāts ir tāds, ka personalizēta, bifokāla, sinhronizēta tACS ar pareizo FPN var uzlabot veiktspēju SFTT laikā ar augstu WM slodzi veseliem vecākiem cilvēkiem. Turpretim šī iejaukšanās paradigma neietekmēja veiktspēju SFTT laikā, ja WM slodze bija zema. Šie atklājumi liecina, ka bifokālā teta tACS efektivitāte, kas sinhroni piemērota DLPFC un PPC, ir atkarīga no kognitīvajām prasībām un pamata kognitīvā stāvokļa uzdevuma laikā. Šo aspektu vēl vairāk apstiprina atklājumi, ka tACS arī uzlaboja N-back uzdevuma veiktspēju, kas raksturīgs grūtību līmeņiem, kas bija pietiekami prasīgi.

4.1. Motora uzdevums

Šie rezultāti apstiprina uzskatu par sinhronizētu bifokālu teta frekvences svārstību cēloņsakarību, kas piemērota pareizajam FPN uz motora secības mācīšanās uzdevuma izpildi.

Korelatīvi pierādījumi par FPN aktivizēšanu pirkstu pieskaršanās uzdevumu laikā iepriekš tika parādīti, izmantojot neiroattēlu [62, 63]. Vita un kolēģu (2008) metaanalīze ir parādījusi, ka vizuāli vai pašregulēti pieskaršanās ar pirkstiem uzdevumi izraisa saskaņotību labajā DLPFC un labajā apakšējā parietālajā garozā [63]. Tomēr, cik mums ir zināms, tas bija pirmo reizi FPN tika izmantots kā tACS paradigmas mērķis ar nolūku uzlabot MSL.

Šeit mēs varējām demonstrēt veiktspējas uzlabošanos un mājienu par iespējamu treniņu efektu uzlabošanu, izmantojot šo pieeju, bet tikai SFTT stāvoklim ar augstu WM slodzi (iegaumēts stāvoklis). Tāpēc pašreizējās organizētās stimulācijas paradigmas efektivitāte motora uzvedībā bija atkarīga no WM slodzes apjoma uzdevuma laikā. Tas atbilst Violante un kolēģu (2017) pētījumam, kas parādīja, ka theta tACS uz labo FPN uzlaboja WM uzdevuma veiktspēju, bet tikai uzdevumam ar lielāku WM slodzi [24]. Tas varētu būt izskaidrojams ar to, ka FPN uzrāda lielāku saskaņotību teta diapazonā WM uzdevumu laikā ar lielu WM slodzi [64]. Izmantojot tACS, tiek ierosināts eksogēni uzlabot saskaņotību, piesaistot garozas svārstības starp attāliem reģioniem [20]. Lai gan mēs nepārbaudījām tīkla saskaņotību ar EEG vai citu neiroattēlveidošanas pasākumu izmantošanu, mēs izvirzām hipotēzi, ka eksogēni izraisītas teta svārstības varētu būt pastiprinājušas notiekošo fizioloģisko svārstību aktivitāti, kas saistīta ar WM apstrādi, kas savukārt ir atbalstījusi motora uzdevuma izpildi un iegūšanas procesu ar augstu WM. slodze, bet ne ar zemu WM slodzi.

Vēl viens iespējamais izskaidrojums ir tāds, ka FPN iesaistīšanās ir saistīta ar konkrētu WM apakšprocesu. WM var aptuveni iedalīt trīs apakšprocesos: kodēšana, uzturēšana un izguve [65]. Neatcerētais SFTT nosacījums lika dalībniekiem apgūt secību, veicot kustības, kas ietilpst kodēšanas fāzē. Iegaumētā SFTT stāvokļa laikā dalībniekiem, veicot kustības, bija jāsaglabā un jāatgūst iepriekš apgūtā secība. Nesenā metaanalīze ir parādījusi, ka, pārejot no kodēšanas uz uzturēšanas un izguves posmiem, FPN iesaistīšanās pakāpeniski palielinās. Tāpēc var pamatoti pieņemt, ka iegaumētais SFTT stāvoklis vairāk gūst labumu no FPN kā mērķa, savukārt neiegaumētais SFTT stāvoklis vairāk gūst labumu no citu smadzeņu reģionu stimulēšanas. Piemēram, iegūšanas fāze lielā mērā ir atkarīga no muguras uzmanības tīkla, kas pārsvarā ietver frontālos acu laukus un intraparietālos sprauslas [65,66]. Turklāt pētījumi ir parādījuši lielu M1 iesaistīšanos mācīšanās sākumposmā, aktivitātes samazināšanos līdz sākotnējam līmenim, kad secība kļūst skaidri zināma [67, 68].

Frontālās un parietālās zonas iesaistīšanās MSL laikā ir labi pierādīta, tomēr to precīza funkcionālā loma nav skaidra [67,69e71]. MSL var iedalīt trīs dažādās mācīšanās fāzēs: 1. posms apguvei, 2. posms konsolidācijai un 3. posms saglabāšanai. Agrīnā mācīšanās fāze ir vairāk atkarīga no kognitīviem procesiem, piemēram, WM, parādot aktivāciju prefrontālajā garozā un parietālajās zonās [72e74]. Šajā pētījumā FPN mērķauditorijas atlases efektivitāte, lai uzlabotu MSLtask veiktspēju, visticamāk, ir raksturīga WM slodzei. Pētījumos, kas koncentrējās uz WM procesiem, atklājās, ka FPN ir saistīts ar informācijas uzturēšanu un manipulācijām ar to, kad teta svārstības ir sinhronas starp diviem smadzeņu apgabaliem [25,64]. Tas varētu izskaidrot, kāpēc motora secības uzdevuma veiktspēja uzlabojās tikai augstas WM slodzes uzdevuma laikā, kad dalībniekiem bija jāveic secība no atmiņas.

Turklāt tACS stimulācijas dēļ iegaumētajā stāvoklī ievērojami uzlabojās gan precizitāte, gan ātrums. Tomēr reālā stimulācija izraisīja strauju precizitātes pieaugumu, savukārt viltus grupa uzlabojās pakāpeniski. Līdzīgi rezultāti tika parādīti pētījumā, kurā tika salīdzināta reāla un fiktīva anodālā transkraniālā līdzstrāvas stimulācija (DCS), kas piemērota SFTT M1. Tika salīdzinātas dažādas vecuma grupas, un gados vecākiem pieaugušajiem tika konstatēts straujš precizitātes pieaugums reālās stimulācijas grupā un pakāpenisks pieaugums viltus grupā [75]. Viņi apgalvo, ka aktīvā M1 stimulācija atviegloja secības kodēšanu un saglabāšanu atmiņā. Pašreizējā pētījumā stimulācijas mērķis bija FPN, un tas bija efektīvs iegaumētā stāvoklī, kad secības jau bija apgūtas. Šo rezultātu var veicināt uzlabota spēja uzturēt un izgūt iepriekš apgūto secību, pateicoties teta svārstību sinhronizācijai FPN [65].

Šī pētījuma mērķis bija paplašināt iepriekšējos pētījumus, kuru mērķis bija FPN ar bifokālu teta tACS, lai uzlabotu WM veiktspēju[24,25,76,77], izmantojot līdzīgu iestatījumu, lai pētītu ietekmi uz MSL. Šī ir pirmā reize, kad gan DLPFC. un PPC ir mērķēti, izmantojot bifokālo teta tACS motoru sekvences mācību uzdevuma laikā. Galvenais mērķis bija mērķēt uz FPN kā tīklu, kas ir izrādījies svarīgs WM un ir parādījis aktivizāciju MSL laikā [18,24e29,76,77]. Lai gan mēs varējām parādīt, ka bifokālais tACS uz FPN bija efektīvs, kad WM slodze bija augsta, mēs nevaram izslēgt, ka šo efektu varēja radīt vai nu DLPFC, vai PPC monofokāla stimulācija. Šajā pētījumā nebija paredzēts salīdzināt monofokāla teta ACS un bifokāla teta tACS efektivitāti attiecībā uz MSL. Tomēr, pamatojoties uz pozitīvo ietekmi, ko rada šo zonu mērķēšana ar bifokālu teta tACS uz MSL uzdevuma izpildi, ir nepieciešams vairāk pētījumu, lai definētu precīzus darba mehānismus un noteiktu monofokālās stimulācijas ietekmi uz vienu no abām jomām atsevišķi. Salīdzinošo pētījumu trūkuma dēļ nevar sniegt galīgu pārliecinošu paziņojumu par bifokālās FPN stimulācijas labvēlīgo ietekmi, pārvēršot vienu no mērķa smadzeņu zonām. Turpmākajos pētījumos šis atklātais jautājums būs detalizēti jārisina.

4.2. Personalizēta tACS

Šajā pētījumā tika izmantota personalizēta tACS stimulācija MSL un kognitīvās funkcijas thetarange. Šīs pieejas pamatā bija Reinharta un Ngujena (2019) gudrība, kas parādīja personalizētas frontotemporālās teta tACS labvēlīgo ietekmi, salīdzinot ar standarta teta tACS, WM uzdevumā veseliem vecākiem pieaugušajiem [57]. Tika mērītas individuālās maksimālās frekvences, kamēr dalībnieki veica N-back uzdevumu, lai noteiktu individuālo stimulācijas frekvenci, lai gan personalizētā un standarta salīdzinājums nav šī pētījuma ietvaros. Mēs pieņemam, ka stimulācijas paradigmu individualizēšana varētu būt svarīga efektīvākas maksimālās frekvences dēļ, kā ierosināja, piemēram, Reinharts un Nguyen, kā arī pamatojoties uz zemo teta frekvenču (4e4,5 Hz) atšķirīgo funkcionālo ietekmi, salīdzinot ar augstām teta frekvencēm (7 Hz). WM veiktspēja [78e80]. Konkrētāk, 4 Hz tACS uz labo parietālo garozu uzlaboja WM jaudu, savukārt 7 Hz tACS samazināja WM kapacitāti veseliem jauniem pieaugušajiem [78e80]. Džonss et al. salīdzināja bifokālo 7 Hz tACS ar 4,5 Hz tACS, kas tika izmantots FPN, un konstatēja pozitīvu ietekmi uz WMperformance 4,5 Hz, bet ne 7 Hz stimulāciju [79]. Tomēr ir arī ziņojumi, kas neuzrādīja personalizācijas ietekmi, piemēram, pašreizējā TMS pētījumā [81].
Vidējā stimulācijas frekvence šajā pētījumā bija 4, 5 Hz, kas atbilst iepriekš minētajām zemajām teta frekvencēm, kas attiecas uz WM. Tā kā personalizētā un standarta (nepersonalizētā) teta tACS salīdzinājums nebija prezentācijas pētījuma ietvaros, mēs nevaram izdarīt secinājumus par to, vai personalizācija šajā pētījumā ir efektīvāka par nepersonalizēto bifocaltACS teta diapazonā, interesants jautājums. kas ir jārisina gaidāmajos pētījumos.

4.3. N-back uzdevums

N-back uzdevuma izmantošanas iemesls bija divi. Pirmkārt un galvenokārt, lai izmērītu individuālo teta frekvenci, veicot WM uzdevumu. Otrkārt, tas tika izmantots kā papildu kontroles eksperiments, lai pārbaudītu, vai stimulācija patiešām ir vērsta uz FPN un modulē galveno funkciju, ko apstrādā FPN. WM uzdevuma uzvedības rezultāti apstiprina domu, ka ACS pievienošana FPN uzlabo WM veiktspēju [24, 25]. Tā kā nebija neiroattēlveidošanas datu, kas apstiprinātu, ka FPN patiešām bija mērķēts, WM veiktspējas uzvedības atšķirība sniedz korelācijas pierādījumus.

Šajā pētījumā mēs varētu atkārtot Violanteet al. parādot, ka kortikālo svārstību eksogēnā sinhronizācija teta diapazonā uzlaboja WM veiktspēju, ja kognitīvās prasības bija vidēji augstas (2-muguras līmenis) [24]. Mēs esam paplašinājuši rezultātus, parādot, ka tas bija piemērojams tikai 2-aizmugures līmenim, nevis grūtākajam 3-aizmugures līmenim. Šķiet, ka stimulācijas paradigmas efektivitāte ir saistīta ar apgrieztu U formas saistību ar uzdevuma sarežģītību. Pašreizējā pētījuma kohorta bija veseli gados vecāki pieaugušie. Lai gan pašlaik nav skaidrs, vai jaunieši joprojām gūtu labumu no svārstību sinhronizācijas 3-muguras uzdevuma laikā, varētu domāt, ka invertedu forma ar maksimumu 2-muguras uzdevumā ir saistīta ar vecumu.

Pētījumi, kas salīdzināja sniegumu WM uzdevumos starp jauniem un veseliem gados vecākiem pieaugušajiem, ir parādījuši ar vecumu saistītu veiktspējas samazināšanos, īpaši uzdevumos ar augstu kognitīvo pieprasījumu[82,83]. Reaģējot uz lielo WM slodzi, gados vecākiem pieaugušajiem fronto-parietālajos reģionos ir relatīva hipoaktivācija, salīdzinot ar jauniem pieaugušajiem[82,84]. "Ar kompensāciju saistītā neironu ķēžu izmantošanas hipotēze" sniedz pamatu šai parādībai; ar vecumu saistītas hiperaktivācijas tiek novērotas uzdevumu laikā ar zemu WM slodzi samazinātas nervu efektivitātes dēļ, ar hipoaktivāciju uzdevumiem ar lielu WM slodzi samazinātas nervu kapacitātes dēļ [85]. Tas parāda, ka gados vecāki pieaugušie izmanto kompensācijas mehānismus jau ar zemu WM slodzes uzdevumiem (1-atpakaļ), un tāpēc viņi nespēj piesaistīt nepieciešamos neironu resursus lielas WM slodzes uzdevumu veikšanai (3-atpakaļ)[82,83].

Heinzels un kolēģi izvirzīja hipotēzi, ka neironu aktivitātes izmaiņas ir saistītas ar FPN savienojuma samazināšanos; tie parādīja, ka fronto-parietālā savienojamība ir samazinājusies gados vecākiem pieaugušajiem, veicot 2-muguru un vēl vairāk, veicot 3-muguras uzdevumus [73,86]. Tas varētu liecināt, ka stimulācijas efektivitātes atšķirība starp 2-muguras un 3-aizmugures uzdevumiem ir saistīta ar FPN nepietiekamas savienošanas pakāpi šajos uzdevumos un ka intervences pieeja ar tACS var tikai pietiekami kompensēt šos mehānismus. 2-atpakaļ uzdevumam, bet vairs ne 3-atpakaļ uzdevumam. Uzlabojumu trūkums 1-muguras stāvokļa laikā varētu liecināt, ka dabiskie kompensācijas mehānismi nav jutīgi pret šīs stimulācijas paradigmas ietekmi. Tas norāda uz īpašu efektivitāti, kas ir atkarīga no smadzeņu stāvokļa, ko izraisa WM slodzes apjoms.

N-back uzdevuma rezultāti uzrādīja īpašu ietekmi uz reakcijas laiku, nevis uz trāpījumu skaitu, viltus trauksmēm un precizitāti. Šie atklājumi ir līdzīgi iepriekšējiem Polania et al pētījumiem. (2012), Violante et al. (2017), un Alekseichuk et al. (2017), kas izmantoja thetatACS, lai mērķētu uz FPN. Sinhronizētā tACS samazināja reakcijas laiku [24,25], savukārt desinhronizētā tACS palielināja reakcijas laiku vizuālā WM uzdevumā [25,76]. Precīzs iemesls ietekmei uz reakcijas laiku, bet ne uz citiem parametriem joprojām nav zināms. Violante et al. parādīja saistību starp palielinātu parietālo BOLD aktivāciju un samazinātu reakcijas laiku [24]. Pierādījumi liecina par parietālās zonas kritisko lomu WM uzturēšanā [87]. Tāpēc Violante et al. norāda, ka nervu aktivācijas palielināšanās parietālajās zonās, iespējams, ir mijiedarbojusies ar mehānismiem, kas saistīti ar reakcijas laiku [24]. Tomēr Alekseichuk et al. apgalvo, ka uzlabotie reakcijas laiki ir saistīti ar tīklu, jo tika konstatēts palielināts reakcijas laiks pēc prefrontālo zonu desinhronizācijas no parietālajiem apgabaliem [76]. Viņi apgalvo, ka tas ir saistīts ar informācijas uztveršanas samazināšanos, kas atspoguļojas ilgstošā teta ritma desinhronizācijā garozā [76]. Lai gan šķiet, ka rezultāti norāda uz sinhronizētā teta tACS specifisko ietekmi uz reakcijas laiku, precīzi mehānismi joprojām nav skaidri. Ir nepieciešama turpmāka analīze, lai WM uzdevumu laikā atdalītu precīzus atbildes fizioloģiskos mehānismus.

4.4. Nākotnes soļi

Šis pētījums bija principiāls pētījums, lai izpētītu FPN iesaistīšanos motoru secību apguvē. Šim pētījumam ir daži ierobežojumi, kas tiek apspriesti, izmantojot ieteikumus turpmākajiem pētījumiem. Pirmkārt, šie dati liecina par skaidru ietekmi uz intervences pieejas uzvedību uzdevuma laikā, tomēr nav skaidrs, vai tas ietekmē mācīšanos. Nebija skaidras statistiskas mijiedarbības starp nosacījumu un blokiem, kas pamatotu spēcīgu mācīšanās efektu, lai gan, iespējams, ir norādes uz potenciālu papildu ietekmi uz mācīšanos, izmantojot izmaiņas precizitātes kursā un kopējās mācīšanās atšķirības apmācības beigās. Šis svarīgais atklātais jautājums ir detalizēti jārisina gaidāmajos pētījumos ar intensīvāku apmācību (piemēram, ilgākas apmācības, vairākas apmācības). Turklāt turpmākās sesijas uzlabos mūsu izpratni par uzvedības uzlabošanas konsolidāciju un iespējamo saglabāšanu. Motora mācīšanās ietver vairākus procesus, piemēram, tiešsaistes un bezsaistes mācīšanos. Tiešsaistes mācības ir pilnveidošanās uzdevuma apmācības laikā; bezsaistes mācīšanās notiek pēc apmācības, un tā ir būtiska daļa no apgūtās uzvedības konsolidācijas [67,88e90].

Vairākas sesijas ļaus mums izpētīt, vai uzlabojumi turpinās ar vairākām apmācībām, atšķirīgi ietekmē tiešsaistes un bezsaistes mācīšanos (tikai uz veiktspēju) un vai tas saglabājas ilgākā laika posmā. Otrkārt, mēs pašlaik nevaram secināt, vai stimulācijas biežuma personalizēšana ir izdevīga salīdzinājumā ar standartizēta frekvence (piem., 6 Hz) stimulēšanai šajā pētījumā [23e25]. Šis aspekts bija ārpus šī pētījuma darbības jomas, un tas ir jārisina turpmākajos pētījumos. Salīdzinot standartizēto un apersonalizēto stimulācijas paradigmu, tiks iegūti pārliecinošāki rezultāti par to, cik svarīgi ir personalizēt endogēno svārstību aktivitāti pašreizējā uzdevumā. Visbeidzot, lai turpinātu personalizēt pieeju, turpmākajos pētījumos vajadzētu personalizēt elektrodu izvietojumu atsevišķās smadzenēs, pamatojoties uz simulācijām.

Pašreizējā pētījumā elektrodu novietojums tika noteikts standartizētās vietās, izmantojot EEG vāciņu ar 10/20 sistēmu. Mēs esam izmantojuši koncentriskus elektrodus, un katra montāža sastāvēja no maza apļveida centra elektroda, ko ieskauj lielāks atgriezes elektrods. Ir pierādīts, ka šis uzstādījums uzlabo fokusu salīdzinājumā ar citiem elektrodiem, piemēram, 5 5 cm taisnstūrveida elektrodiem vai elektrodu uzstādījumiem ar atgriešanas elektrodu atsevišķā reģionā [91]. Elektriskā lauka sadalījuma simulāciju skatiet 2B attēlā. Šī uzlabotā iekārta uzsver elektrodu izvietojuma precizitātes nozīmi, jo stimulācija ir visefektīvākā elektrodu centra tuvumā [92].

Pašlaik izmantotā metode, kuras pamatā ir 10-20-elektrodu sistēma, ir plaši izmantota NIBS pētījumos [93]. Tomēr šī ir standartizēta elektrodu izvietošanas sistēma, kuras pamatā ir anatomiski orientieri, kas dažādiem dalībniekiem var atšķirties [94]. Nesenā pētījumā, ko veica Scrivener un Reader, elektrodu izvietojuma vietas salīdzināja ar EEG vāciņa izmantošanu ar to pašu dalībnieku MRI attēliem. Viņi atklāja, ka elektrodu izvietojums novirzās no faktiskajām garozas vietām ar mazāko SD 4,35 mm frontālajā zonā un lielāko. SD 6,25 mm pakauša un parietālajā zonā[95]. Maz ticams, ka šīs novirzes izraisīs nekādas uzvedības atšķirības stimulācijas fokusa dēļ. Tomēr tas parāda, ka ir iespējami uzlabojumi attiecībā uz precīzu mērķa atrašanās vietu noteikšanu un elektrodu izvietojuma konsekvenci. Veids, kā uzlabot precizitāti, ir izmantot neironavigācijas metodes, ko vada strukturāla neiroattēlveidošana, vai funkcionālu MRI, lai precīzi noteiktu stimulācijas mērķa atrašanās vietas[93].

5. Secinājums

Noslēgumā jāsaka, ka šajā pētījumā mēs varējām parādīt cēloņsakarību starp FPN stimulēšanu un anMSL uzdevuma uzlabojumiem. Turklāt mēs varējām parādīt atšķirīgu FPN sinhronizācijas efektivitāti motora uzdevumiem ar zemu un lielu WM slodzi, kā rezultātā tika uzlabota veiktspēja motora uzdevumā ar lielu WM slodzi, bet nav stimulējošas ietekmes uz motora uzdevumu ar zemu WM slodzi. Neskatoties uz nepārprotamo ietekmi uz veiktspējas līmeni, nebija skaidras ietekmes, iespējams, mājiens uz motorās mācīšanās uzlabošanu, kas ir aspekts, kas detalizēti jārisina turpmākajos pētījumos. Darbības mehānismi norāda uz stimulācijas ietekmi uz uzlabotu spēju uzturēt un veikt secības. Pašreizējās zināšanas par tACS izmantošanu frontālās un parietālās zonās, lai uzlabotu MSL, ir ierobežotas. Tomēr šie rezultāti liecina, ka FPN kā tīklu, izmantojot personalizētu bifokālu svārstību stimulāciju, ir daudzsološa pieeja. Turklāt šis pētījums parādīja, ka teta tACS, kas piemērots FPN, uzlaboja WM veiktspēju. Tas atklāj svarīgu mijiedarbību starp motoru un kognitīvo jomu, norādot uz to kā daudzsološu mērķi intervences stratēģijām, kuru pamatā ir NIBS. Tomēr, lai to paveiktu veiksmīgi, ir ļoti svarīgi, lai šāda pieeja būtu efektīva tikai tad, ja attiecīgā uzdevuma kognitīvā slodze ir ievērojami augsta, kā to parāda WM slodze.

Kopumā FPN lietotā personalizētā orķestrētā bifokālā tACS uzlaboja veiktspēju MSL uzdevumā. Tas varētu piedāvāt daudzsološu stratēģiju, lai uzlabotu motoriskās prasmes un motorisko mācīšanos veseliem gados vecākiem pieaugušajiem un neiroloģiskiem pacientiem, kuriem ir motora veiktspējas un/vai motoriskās mācīšanās deficīts.

Finansējums

Šo projektu atbalstīja Defitech fonds (Morges, CH) un ETH domēna #2017-205 “Personalizētā veselība un saistītās tehnoloģijas (PHRT-205)”.

Kredīta autorības iemaksas paziņojums

LR Draaisma: Konceptualizācija, Eksperimenta dizains, Metodoloģija, Validācija, Datu iegūšana, Formālā analīze, Oriģinālā melnraksta rakstīšana, E-recenzijas un rediģēšanas rakstīšana, Vizualizācija, Projektu administrēšana. MJ Wessel: konceptualizācija, projektu administrēšana, rakstīšana, recenzija un rediģēšana. M. Moyne: Validācija, Randomizācija, datu iegūšana. T. Morishita: E-recenzijas rakstīšana un rediģēšana. FC Hummel: konceptualizācija, eksperimenta plānošana, rezultātu interpretācija, recenzijas rakstīšana un rediģēšana.

Konkurējošo interešu deklarācija

Autori paziņo, ka viņiem nav zināmu konkurējošu finansiālu interešu vai personisku attiecību, kas varētu ietekmēt šajā dokumentā aprakstīto darbu.

Pateicības

Mēs pateicamies Pablo Maceira par manuskripta izlasīšanu un lielisku komentāru sniegšanu, Elena Beanato par skripta nodrošināšanu SFTT datu pirmapstrādei, Roberto Salamanka-Žirons par ieguldījumu, nodrošinot un pielāgojot savu Matlab skriptu EEG maksimālās frekvences analīzei, un Džordžijai Džūlijai Evangelistai par ieguldījumu. SimNIBS iestatīšanai un viņas palīdzībai gredzena elektrodu un elektriskā lauka sadalījuma vizualizācijā. Šo pētījumu atbalstīja HumanNeuroscience Platform EEG iekārta, Fondation Campus Biotech Geneva, Ženēva, Šveice.

Atsauces

[1] Willingham DB. Motorisko prasmju apguves neiropsiholoģiskā teorija. PsycholRev 1998;105:558e84.https://doi.org/10.1037/0033-295X.105.3.558.

[2] Dupont-Hadwen J, Bestmann S, Stagg CJ. Motora treniņš modulē intrakortikālo inhibējošo dinamiku motorajā garozā kustību sagatavošanas laikā.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. Funkcionālie MRI pierādījumi par pieaugušo motorās garozas plastiskumu motorisko prasmju apguves laikā.Nature 1995;377:155e8.https://doi.org/10.1038/377155a0.

[4] Seidler RD, Bo J, Anguera JA. Neirokognitīvais ieguldījums motorisko prasmju apguvē: darba atmiņas loma. 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 u.c. DCS ietekme uz motora mācīšanos un atmiņas veidošanos: vienprātības un kritiskās pozīcijas dokuments. 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. Neinvazīva smadzeņu stimulācija: iejaukšanās līdzeklis uzvedības apmācības uzlabošanai pēc insulta. Priekšējais HumNeurosci 2015;9:265.https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00265.

[7] Krause V, Meier A, Dinkelbach L, Pollok B. Beta joslas transkraniālā maiņstrāvas (tACS) un līdzstrāvas stimulācija (tDCS), ko izmanto pēc sākotnējās mācīšanās, atvieglo motora secības izgūšanu. Front Behav Neurosci 2016;10.https://doi.org/10.3389/fnbeh.2016.00004.

[8] Pollok B, Boysen AC, Krause V. Transkraniālās maiņstrāvas stimulācijas (tACS) ietekme uz alfa un beta frekvenci uz motora mācīšanos. 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. Telpiskās darba atmiņas ieguldījums vizuomotorajā mācībā. J Cognit Neurosci 2010; 22:1917e30.https://doi.org/10.1162/jocn.2009.21351.

[10] Maxwell JP, Masters RSW, Eves FF. Darba atmiņas loma motormācībā un sniegumā. Conscious Cognit 2003;12:376e402.https://doi.org/10.1016/s1053-8100(03)00005-9.

For more information:1950477648nn@gmail.com