Prefrontal transkraniell likströmsstimulering förbättrar globalt inlärning men förstärker inte selektivt fördelarna med riktad minnesreaktivering på vaket minneskonsolidering Del 1

Abstrakt:

Riktad minnesreaktivering (TMR) och transkraniell likströmsstimulering (tDCS) kan förbättra minneskonsolidering. Det är för närvarande okänt om TMR förstärkt av simultaneoustDCS har överlägsen effekt.

Med den ständiga utvecklingen av teknik har forskningen om minne blivit allt mer djupgående. Bland dessa studier har riktad minnesreaktivering blivit ett ämne av stort intresse.

Målinriktad återaktivering av minnet hänvisar till att vägleda hjärnan att återaktivera ett visst minne inom ett visst tidsintervall genom specifika metoder, och därigenom förbättra minnet. Principen för denna metod är att mänskligt minne gradvis stärks och konsolideras efter att ha upplevt flera hämtningar och återaktiveringar. Genom målinriktad återaktivering av minnet kommer hjärnan att bearbeta den igen som om den skulle lära sig om informationen och därigenom stärka minnet.

Riktad minnesreaktivering har ett brett utbud av applikationer, inklusive förbättring av inlärning och behandling av minnesstörningar. Många studier har visat att för studenter kan riktad minnesreaktivering effektivt hjälpa dem att komma ihåg kursmaterial och främja deras inlärningsframsteg. Samtidigt, för äldre, kan riktad minnesreaktivering också hjälpa till vid behandling av lindrig kognitiv funktionsnedsättning och förbättra deras minne och livskvalitet.

Det bör dock noteras att riktad minnesreaktivering inte är ett universalmedel. Det hjälper inte mycket med minnen som har glömts bort sedan länge, och det kan inte helt ersätta normala inlärnings- och minnesmetoder. Dessutom är riktad minnesåteraktivering bara en riktning av aktuell forskning, och vi måste fortsätta att bedriva mer djupgående forskning för att bättre förstå dess tillämpning.

Sammantaget är riktad minnesreaktivering en lovande minnesförbättringsmetod som ger oss en genomförbar lösning för bättre minne och inlärning. När vi stöter på svårigheter att lära oss kan vi aktivt prova några vetenskapliga metoder för att hjälpa oss själva att lära och komma ihåg bättre. Jag tror att så länge vi är villiga att försöka lära oss kan vi bli smartare och bättre! Det kan ses att vi behöver förbättra minnet, och Cistanche deserticola kan förbättra minnet avsevärt eftersom Cistanche deserticola är ett traditionellt kinesiskt läkemedelsmaterial som har många unika effekter, varav en är att förbättra minnet. Effekten av Cistanche deserticola kommer från de många aktiva ingredienser den innehåller, inklusive garvsyra, polysackarider, flavonoidglykosider, etc. Dessa ingredienser kan främja hjärnans hälsa genom en mängd olika vägar.

Klicka på vet 10 sätt att förbättra minnet

I denna studie undersökte vi den komplementära effekten av TMR och bilateral tDCS på konsolideringen av känslomässigt neutrala och negativa deklarativa minnen. Deltagarna lärde sig neutrala och negativa ordpar. Varje ordpar presenterades med ett känslomässigt kompatibelt ljud.

Efter inlärning tillbringade deltagarna ett 20 minuters retentionsintervall under fyra möjliga förhållanden: (1) TMR enbart (dvs en repris av 50 % av de associerade ljuden), (2) TMR kombinerat med anodstimulering av vänster DLPFC, (3) TMR kombinerat med anodalstimulering av rätt DLPFC och (4) TMR med sken-tDCS. Resultaten visade på selektiv minnesförbättring för de återspelade stimulierna i TMR-only och TMR-sham-förhållanden, vilket bekräftar en specifik effekt av TMR på minnet.

Minnet förbättrades dock på högre nivåer för alla inlärda föremål (oavsett TMR) i TMR-anodal höger och TMR-anodal vänster tDCS-förhållanden, vilket tyder på att de fördelaktiga effekterna av tDCS överskuggar de specifika effekterna av TMR. Emotionellt negativa minnen modulerades inte av tDCS-hemisfärisk polaritet.

Vi drar slutsatsen att elektrisk stimulering av DLPFC under perioden efter inlärning globalt gynnar minneskonsolidering men inte potentierar de specifika fördelarna med TMR.

Nyckelord: minne; känsla; målinriktad återaktivering av minne; transkraniell likströmsstimulering.

1. Introduktion

Minneskonsolidering är den process genom vilken nya och ömtåliga minnesspår successivt omvandlas till mer robusta representationer [1]. Konsolidering stöds möjligen av offline (dvs efter faktisk övning i inlärningsfasen) omspelning av den neuronala aktiviteten som understöder inlärningsprocesser [2]. Till stöd för denna hypotes visade djur- och människorstudier återupprättandet av inlärningsrelaterad hjärnaktivitet under offline-efterträningsperioder, både när de är vakna [3–6] och under sömnen [7–12].

Flera studier har rapporterat bättre konsolidering i det deklarativa minnet efter sömn än vakenhet, vilket mestadels är förknippat med utlösandet av inlärningsrelaterad hjärnaktivitet under långsam vågsömn (SWS; för recensioner se t.ex. [13–16]), andra visade att tyst efter- Att lära sig vakenhet kan också gynna minneskonsolidering (t.ex. [4–6,17–21]).

Till exempel befanns minnet för berättelser vara överlägset efter 10 minuter tillbringat i ett vaket viloläge (dvs deltagaren är inte aktivt involverad i någon uppgift) än efter en motsvarande period tillbringad i aktiv vakenhet (t.ex. spela ett orelaterade spel) [ 18].

Till viss del kan de neurala oscillerande mekanismerna som är involverade i minnesbildning under vaken dela likheter med sömn [22]. Följaktligen fann Tambini och kollegor [20] att förbättrad hippocampus-kortikal koordination under vaken vila efter inlärning är förutsägande för minnesprestanda.

Dessutom var ökad långsam oscillerande aktivitet (1 Hz) och minskad alfa (8–12 Hz) aktivitet under lugna vila vakna perioder förknippade med minnesförbättring för inlärda berättelser, vilket tyder på att långsamma oscillationer när du är vaken kan främja dialogen mellan hippocampus och kortikala regioner [23] , som under sömnen [2].

Därför kan vilovakenhet efter träning förbättra minnesprestanda inte bara genom att minska pågående störningar utan också genom att tillhandahålla en neuralmilieu som gynnar interaktionerna mellan subkortikala hippocampala områden och kortikala regioner som understryker minneskonsolidering, inklusive prefrontala områden [5].

Målinriktad minnesreaktivering (TMR), dvs presentationen av inlärningsrelaterade ledtrådar under offline-postinlärningsperioder, kan dessutom förbättra minneskonsolidering (för granskning se t.ex. [16,24]). Till exempel fann man TMR under vakenhet efter träning för att rädda riktade minnen från att glömma [25,26], även om detta inte alltid replikerades (se t.ex. [27,28] för bristande effekt på ordförrådsinlärning).

TMR visade sig också vara skadligt för att sätta minnen i ett labilt tillstånd och öka känsligheten för störningar [29], och i vissa fall var det mer [26] eller endast [30,31] fördelaktigt under sömnen (för översikt se t.ex. [32]) .En annan lovande teknik för att främja inlärnings- och minneskonsolideringsprocesser är transkraniell likströmsstimulering (tDCS), som modulerar kortikal excitabilitet [33–36].

Anodal excitatorisk stimulering av den vänstra dorsolaterala prefrontala cortex (DLPFC) under kodning förbättrar det deklarativa minnet [37,38], medan katodinhiberande stimulering utövar en skadlig effekt [38,39].

På liknande sätt försämrar katodstimulering av vänster DLPFC igenkänningsprestandan, medan den tenderar att förbättras av anodstimulering. Transkraniell DCS visade sig också vara effektiv på associativt minne, antingen med en enstaka 20 min anodal tDCS-session [40,41] eller theta-frekvens- modulerade oscillerande anodaltDCS [42] över den vänstra bakre parietalbarken före inlärning.

Förutom förinlärningseffekter är tDCS under faktisk kodning också fördelaktigt för minnet. Till exempel visades anodal tDCS över den vänstra prefrontala cortex under inlärning förbättra episodiskt minne hos äldre vuxna [43]. På liknande sätt har Leach et al. [44] visade en fördel med anodstimulering av den vänstra dorsolaterala prefrontala cortex (DLPFC) med hjälp av en associativ minnesuppgift med ansiktsnamn, men endast hos unga vuxna.

Dessutom kan tDCS också gynna offline-konsolideringsmekanismer. Även om 20 minuters anodstimulering över den temporoparietala cortex inte modifierade inlärningshastigheten för objektplaceringar hos äldre deltagare, förbättrade det fördröjda friåterkallningsprestanda mätt en vecka senare [45].

På liknande sätt visades anodstimulering över premotorisk cortex under snabb ögonrörelsesömn [46] eller när den var vaken efter inlärning [47] gynna konsolideringen av en motorsekvens. Dessutom är tDCS över vänster DLPFC efter kodning fördelaktigt för verbalt episodiskt minne hos äldre vuxna [43].

Sammantaget tyder dessa studier på att tDCS kan förbättra episodisk minnesbildning och konsolidering. Det måste beaktas att en färsk metaanalys indikerar att effekterna av tDCS på episodiskt minne modereras av stimuleringsparametrar; mer specifikt stimuleringsvaraktighet och valet av minnesuppgiften måttliga anodala tDCSeffekter [48].

Känslomässiga och upphetsande minnen kommer vanligtvis bättre ihåg än minnen utan någon affektiv belastning (för en recension se [49]). En potentiell hemisfärisk lateralisering i bearbetningen av känslor har föreslagits. Enligt hypotesen om höger hjärnhalva skulle den högra hjärnhalvan vara involverad i den allmänna bearbetningen av känslor [50].

Däremot antyder den valensspecifika hypotesen att den vänstra hjärnhalvan är dominant för positiva känslor och den högra hjärnhalvan för negativa [51,52]. Så vitt vi vet är det för närvarande okänt om TMR förstärkt av samtidig tDCS under offline väckningsperioden har överlägsen effektivitet för konsolideringen av verbala deklarativa minnen.

I den aktuella studien testade vi denna hypotes med TMR enbart eller i kombination med tDCS över den dorsolaterala prefrontala cortex (DLPFC) efter inlärning av ordpar. Dessutom undersökte vi effekten av tDCS-lateralisering på konsolideringen av känslomässigt neutrala och negativa ordpar, med tanke på potentiell hemisfärisk lateralisering vid bearbetning av känslor [51,53].

Baserat på den högra hjärnhalvan och de valensspecifika hypoteserna förväntade vi oss att kombinationen av excitatorisk anodstimulering över höger DLPFC och hämmande katodstimulering över vänster DLPFC skulle gynna konsolideringen av negativa minnen mer än tDCS med omvänd polaritet (vänster anodal/höger katod). I den aktuella studien lärde sig friska unga deltagare en lista med par av neutrala och negativa ord.

Varje ordpar var associerat med en känslomässigt kompatibel ljudinlärning. Deltagarna tillbringade sedan 20 minuter vakna i en tyst miljö i en av fyra möjliga stimuleringsförhållanden, dvs. endast TMR (hälften av ljuden som är associerade med ordparen att komma ihåg spelades upp under 20 min konsolideringsintervallet), TMR-anodalleft tDCS (TMR plus anod) stimulering på vänster DLPFC och katodstimulering på högerDLPFC), TMR-anodal höger tDCS (identisk med omvänd polaritet), eller TMR-sham tDCS (TMR plus tDCS i 15 s endast i början av 20-minutersperioden).

Vi förutspådde bättre minnesprestanda för cued ordpar än för icke-cued ordpar, och att denna effekt skulle potentieras av tDCS. Dessutom förväntade vi oss en specifik modulering av negativa minnen i TMR-anodal höger tDCS-tillstånd.

2. Material och metoder

2.1. Deltagare

72 friska deltagare gav sitt skriftliga informerade samtycke till att delta i denna studie godkänd av fakultetens etiska kommitté vid Université Libre de Bruxelles (ULB). Tre av dem uteslöts eftersom de inte deltog i hela experimentet.

De sextio-nio återstående deltagarna var fransktalande som modersmål, högerhänta och fria från mediciner kända för att påverka sömnkvalitet och/eller humör. De rapporterade att de inte lider eller har lidit av neurologiska eller psykiatriska störningar.

Deltagarna tilldelades slumpmässigt ett av fyra möjliga tillstånd (se förklaringar nedan): Endast TMR (n=16; män 43,8 %), TMR-anodal vänster tDCS (n=16; män 37,5 %), TMR-anodal righttDCS-tillstånd (n=17; Man 35,3%) eller TMR-sham tDCS-tillstånd (n=20; Man 45%).

Ana priori effektanalys (G*Power 3, [54]) indikerade att för en genomsnittlig cueing mediumeffektstorlek=0.50 (baserat på rapporterade små till måttliga TMR-effekter, t.ex. [16]) , minst 16 försökspersoner per grupp (tillstånd) behövs i sammanhanget av en blandad design ANOVA med fyra upprepade mått ((cued vs. not cued) × (neutrala vs. negativa) ord) och fyra olika villkor mellan ämnet (endast TMR- , TMR-anodal vänster tDCS, TMR-anodal högertDCS, TMR-sham tDCS), med tanke på en styrka på 0,95.

Examination före studie visade alexithymipoäng under cut-off-poängen (medelvärde ± standardavvikelse 41,08 ± 9,2, cut-off-poäng 61; Alexithymia Toronto Scale, [55]) och ordförrådskunskap inom normativa värden (poängintervall 25–40/44 ; Mill-Hill Vocabulary Scale, [56]).

Ålder (medelvärde per grupp 22,4–23,3 år; p=0.82), alexithymiascores (medelvärde per grupp intervall 37.7–43.6; p=0.24) och ordförrådskunskap (medelvärde per grupp 31– 32.5; p=0.68) skilde sig inte mellan förhållandena.

For more information:1950477648nn@gmail.com