Префронтальна транскраніальна стимуляція постійним струмом глобально покращує навчання, але не вибірково потенціює переваги цільової реактивації пам’яті під час консолідації пам’яті у стані неспання. Частина 1

Анотація:

Цілеспрямована реактивація пам’яті (TMR) і транскраніальна стимуляція постійним струмом (tDCS) можуть посилити консолідацію пам’яті. Наразі невідомо, чи TMR, підсилений одночасним DCS, має вищу ефективність.

З постійним розвитком технологій дослідження пам’яті стають все більш глибокими. Серед цих досліджень цілеспрямована реактивація пам’яті стала темою великого інтересу.

Цілеспрямована реактивація пам’яті означає скерування мозку для реактивації певної пам’яті протягом певного інтервалу часу за допомогою певних методів, таким чином покращуючи пам’ять. Принцип цього методу полягає в тому, що людська пам’ять поступово зміцнюється і консолідується після багаторазових відновлень і повторних активацій. Завдяки цілеспрямованій реактивації пам’яті мозок оброблятиме її знову, ніби заново вивчаючи інформацію, тим самим зміцнюючи пам’ять.

Цілеспрямована реактивація пам’яті має широкий спектр застосувань, включаючи покращення навчання та лікування розладів пам’яті. Багато досліджень показали, що для студентів цілеспрямована активація пам’яті може ефективно допомогти їм запам’ятати навчальні матеріали та сприяти прогресу в навчанні. У той же час для людей похилого віку цілеспрямована реактивація пам’яті також може допомогти в лікуванні легких когнітивних порушень і покращити їх пам’ять і якість життя.

Однак слід зазначити, що цілеспрямована реактивація пам’яті не є панацеєю. Це не дуже допомагає зі спогадами, про які давно забули, і не може повністю замінити звичайні методи навчання та пам’яті. Крім того, цільова реактивація пам’яті є лише одним із напрямів поточних досліджень, і нам потрібно продовжувати проводити більш глибокі дослідження, щоб краще зрозуміти її застосування.

Загалом цілеспрямована реактивація пам’яті є багатообіцяючим методом покращення пам’яті, який дає нам можливе рішення для покращення пам’яті та навчання. Коли ми стикаємося з труднощами в навчанні, ми можемо активно випробувати деякі наукові методи, щоб допомогти собі вчитися та запам’ятовувати краще. Я вірю, що якщо ми хочемо пробувати та вчитися, ми можемо стати розумнішими та кращими! Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola є традиційним китайським лікарським матеріалом, який має багато унікальних ефектів, одним із яких є покращення пам’яті. Ефективність Cistanche deserticola пояснюється багатьма активними інгредієнтами, які він містить, включаючи дубильну кислоту, полісахариди, флавоноїдні глікозиди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку різними шляхами.

Клацніть дізнатися про 10 способів покращити пам’ять

У цьому дослідженні ми досліджували взаємодоповнюючий ефект TMR і двостороннього tDCS на консолідацію емоційно нейтральних і негативних декларативних спогадів. Учасники вивчили нейтральні і негативні пари слів. Кожна пара слів була представлена ​​емоційно сумісним звуком.

Після навчання учасники провели 20-хвилинний інтервал неспання за чотирьох можливих умов: (1) лише TMR (тобто повторне відтворення 50% пов’язаних звуків), (2) TMR у поєднанні з анодною стимуляцією лівого DLPFC, (3) ПМР у поєднанні з анодальною стимуляцією правого DLPFC і (4) ПМР з фіктивною tDCS. Результати свідчать про вибіркове покращення пам’яті для відтворюваних стимулів в умовах лише TMR та TMR-фікації, що підтверджує специфічний вплив TMR на пам’ять.

Проте пам’ять була покращена на вищих рівнях для всіх вивчених елементів (незалежно від TMR) в умовах TMR-анодального правого та TMR-анодального лівого tDCS, що свідчить про те, що корисні ефекти tDCS затьмарюють специфічні ефекти TMR. Емоційно-негативні спогади не модулювалися півкульною полярністю tDCS.

Ми робимо висновок, що електрична стимуляція DLPFC протягом періоду після навчання сприяє глобальній консолідації пам’яті, але не потенціює конкретні переваги TMR.

Ключові слова: пам'ять; емоція; цілеспрямована реактивація пам'яті; транскраніальна стимуляція постійним струмом.

1. Введення

Консолідація пам’яті – це процес, за допомогою якого нові та крихкі сліди пам’яті поступово перетворюються на більш стійкі уявлення [1]. Консолідація, можливо, підтримується автономним (тобто після фактичної практики у фазі навчання) відтворенням нейронної активності, яка супроводжує процеси навчання [2]. Підтримуючи цю гіпотезу, дослідження на тваринах і людях засвідчили відновлення активності мозку, пов’язаної з навчанням, під час офлайн-періодів після тренування, як під час неспання [3–6], так і під час сну [7–12].

Декілька досліджень повідомляють про кращу консолідацію декларативної пам’яті після сну, ніж під час неспання, що здебільшого пов’язано із запуском мозкової діяльності, пов’язаної з навчанням, під час повільного сну (SWS; огляди див., наприклад, [13–16]), інші показали, що спокійний пост- навчання неспанню також може сприяти консолідації пам’яті (наприклад, [4–6,17–21]).

Наприклад, виявилося, що пам’ять на історії покращується після 10 хвилин, проведених у стані неспання (тобто, коли учасник не бере активної участі в жодному завданні), ніж після еквівалентного періоду, проведеного в активному неспанні (наприклад, граючи в непов’язану гру) [ 18].

Певною мірою механізми нейронних коливань, задіяні у формуванні пам’яті під час неспання, можуть мати схожість зі сном [22]. Відповідно, Тамбіні та його колеги [20] виявили, що покращена координація гіпокампа та кори під час неспання після навчання є прогностичною ознакою продуктивності пам’яті.

Крім того, підвищена повільна коливальна активність (1 Гц) і знижена альфа-активність (8–12 Гц) під час періодів спокійного відпочинку та неспання були пов’язані з покращенням пам’яті для вивчених історій, що свідчить про те, що повільні коливання під час неспання можуть сприяти діалогу між гіпокампальним і корковим регіонами [23] , як і під час сну [2].

Таким чином, стан неспання у стані спокою після тренування може покращити продуктивність пам’яті не лише шляхом зменшення поточних перешкод, але й завдяки створенню нейронного середовища, яке сприяє взаємодії між підкірковими ділянками гіпокампа та корковими областями, що забезпечують консолідацію пам’яті, включаючи префронтальні ділянки [5].

Цілеспрямована реактивація пам’яті (TMR), тобто представлення сигналів, пов’язаних з навчанням, під час автономних періодів після навчання, може додатково посилити консолідацію пам’яті (огляди див., наприклад, [16,24]). Наприклад, було виявлено, що TMR під час неспання після тренування рятує цільові спогади від забуття [25,26], хоча це не завжди відтворювалося (див., наприклад, [27,28] щодо відсутності впливу на вивчення лексики).

Також було встановлено, що TMR шкодить спогадам у лабільному стані та підвищує чутливість до перешкод [29], а в деяких випадках був більш [26] або виключно [30,31] корисним під час сну (див. огляд, наприклад, [32]). Ще одним багатообіцяючим методом сприяння процесам навчання та консолідації пам’яті є транскраніальна стимуляція постійним струмом (tDCS), яка модулює кортикальну збудливість [33–36].

Анодальна збуджувальна стимуляція лівої дорсолатеральної префронтальної кори (DLPFC) під час кодування покращує декларативну пам’ять [37,38], тоді як катодна гальмуюча стимуляція має шкідливий ефект [38,39].

Подібним чином, катодна стимуляція лівого DLPFC погіршує ефективність розпізнавання, тоді як анодальна стимуляція, як правило, покращується. Транскраніальна DCS також виявилася ефективною для асоціативної пам’яті, або з використанням одного 20-хвилинного анодального сеансу tDCS [40,41], або з частотою тета- модульований осциляторний anodaltDCS [42] над лівою задньою тім'яною корою перед навчанням.

Окрім ефектів попереднього навчання, tDCS під час фактичного кодування також корисний для пам’яті. Наприклад, було показано, що анодальний tDCS над лівою префронтальною корою під час навчання покращує епізодичну пам’ять у літніх людей [43]. Так само Leach et al. [44] засвідчили переваги анодної стимуляції лівоїдорсолатеральної префронтальної кори (DLPFC) за допомогою завдання асоціативної пам’яті імені обличчя, але лише в молодих дорослих.

Крім того, tDCS також може принести користь механізмам консолідації в автономному режимі. Дійсно, хоча 20 хвилин анодної стимуляції над скронево-тім’яною корою не змінили швидкість вивчення розташування об’єктів у літніх учасників, вона покращила продуктивність відстроченого вільного пригадування, як виміряно через тиждень [45].

Подібним чином було показано, що анодна стимуляція премоторної кори під час сну зі швидкими рухами очей [46] або під час неспання після навчання [47] сприяє консолідації рухової послідовності. Крім того, tDCS над лівим DLPFC після кодування є корисним для вербальної епізодичної пам’яті у літніх людей [43].

У сукупності ці дослідження показують, що tDCS може покращити формування та консолідацію епізодичної пам’яті. Необхідно взяти до уваги, що останній мета-аналіз показує, що вплив tDCS на епізодичну пам'ять модерується параметрами стимуляції; більш конкретно тривалість стимуляції та вибір завдання запам'ятовування помірні анодні tDCS-ефекти [48].

Емоційні та збудливі спогади зазвичай запам'ятовуються краще, ніж спогади без будь-якого емоційного навантаження (огляд див. [49]). Була запропонована потенційна півкульна латералізація в обробці емоцій. Відповідно до гіпотези правої півкулі, права півкуля буде залучена до загальної обробки емоцій [50].

Навпаки, валентно-специфічна гіпотеза припускає, що ліва півкуля є домінуючою для позитивних емоцій, а права півкуля для негативних [51,52]. Наскільки нам відомо, наразі невідомо, чи TMR підсилюється одночасним tDCS під час офлайн період неспання має вищу ефективність для консолідації вербальних декларативних спогадів.

У цьому дослідженні ми перевірили цю гіпотезу за допомогою TMR окремо або в поєднанні з tDCS над дорсолатеральною префронтальною корою (DLPFC) після вивчення пар слів. Крім того, ми досліджували вплив латералізації tDCS на консолідацію емоційно нейтральних і негативних пар слів, враховуючи потенційну півкульну латералізацію в обробці емоцій [51,53].

Базуючись на правій півкулі та валентно-специфічних гіпотезах, ми очікували, що комбінація збуджуючої анодної стимуляції над правим DLPFC та гальмівної катодної стимуляції над лівим DLPFC принесе більше користі для консолідації негативних спогадів, ніж tDCS зі зворотною полярністю (лівий анод/правий катод). У цьому дослідженні здорові молоді учасники вивчили список нейтральних і негативних пар слів.

Кожна пара слів була пов'язана з емоційно сумісним звуком під час навчання. Потім учасники не спали 20 хвилин у тихій обстановці в одному з чотирьох можливих умов стимуляції, тобто лише TMR (половина звуків, пов’язаних із парами слів, які потрібно запам’ятати, відтворені протягом 20-хвилинного інтервалу консолідації), TMR-anodalleft tDCS (TMR плюс анодний стимуляція на лівому DLPFC і катодна стимуляція на правому DLPFC), TMR-анодальний правий tDCS (ідентичний зі зворотною полярністю) або TMR-фіктивний tDCS (TMR плюс tDCS протягом 15 с лише на початку 20-хвилинного періоду).

Ми передбачили кращу продуктивність пам’яті для пар слів із підказками, ніж для пар слів без підказок, і що цей ефект буде посилено tDCS. Крім того, ми очікували специфічної модуляції негативних спогадів у стані TMR-анодального правого tDCS.

2. Матеріали та методи

2.1. Учасники

Сімдесят два здорові учасники дали свою письмову інформовану згоду на участь у цьому дослідженні, схваленому Комітетом з етики факультету Вільного університету Брюсселя (ULB). Троє з них були виключені, оскільки вони не брали участі в експерименті.

Решта шістдесят дев’ять учасників були носіями французької мови, правшами та не вживали ліків, які, як відомо, впливають на якість сну та/або настрій. Вони повідомили, що не страждають або не страждали на неврологічні чи психічні розлади.

Учасники були випадковим чином розподілені за однією з чотирьох можливих умов (див. пояснення нижче): лише TMR (n=16; чоловіки 43,8%), TMR-анодальний лівий tDCS (n=16; чоловіки 37,5%), TMR-анодальний права tDCS стан (n=17; чоловіки 35,3%), або TMR-шам tDCS стан (n=20; чоловіки 45%).

Аналіз апріорної потужності (G*Power 3, [54]) показав, що для середнього розміру середнього ефекту підказки=0.50 (на основі повідомлених малих або помірних ефектів TMR, наприклад, [16]) , щонайменше 16 суб’єктів на групу (стан) необхідні в контексті дисперсійного аналізу змішаного дизайну з чотирма повторюваними вимірюваннями ((відповідні проти невідповідних) × (нейтральні проти негативних) слова) та чотирма різними умовами між суб’єктами (тільки TMR , TMR-анодальний лівий tDCS, TMR-анодний правий tDCS, TMR-фіктивний tDCS), враховуючи ступінь 0,95.

Обстеження перед дослідженням засвідчило, що показники алекситимії нижчі від граничного (середнє ± стандартне відхилення 41,08 ± 9,2, граничний бал 61; Торонтська шкала алекситимії [55]), а знання лексики в межах нормативних значень (діапазон балів 25–40/44 ; словникова шкала Мілл-Хілла, [56]).

Вік (середній діапазон на групу 22,4–23,3 року; p=0.82), алекситимія (середній діапазон на групу 37,7–43,6; p=0.24) і словниковий запас (середній діапазон на групу 31– 32.5; p=0.68) не відрізнялися між умовами.

For more information:1950477648nn@gmail.com