Транскраніальна стимуляція постійним струмом (tDCS) над внутрішньотім’яною борозною не впливає на продуктивність робочої пам’яті. Частина 1

АНОТАЦІЯ

Повідомлялося про змішані результати впливу транскраніальної стимуляції постійним струмом (tDCS) на робочу пам'ять.

В останні роки з постійним розвитком медичних технологій транскраніальна стимуляція постійним струмом поступово стає перспективним методом лікування. Його застосування охоплює багато сфер, таких як депресія, тривога, хвороба Паркінсона тощо. У цій статті буде розглянуто його зв’язок із пам’яттю.

По-перше, транскраніальна стимуляція постійним струмом може сприяти поліпшенню пам'яті. Результати деяких досліджень показують, що транскраніальна стимуляція постійним струмом може позитивно впливати на пам’ять, посилюючи активність гіпокампу. В експерименті пам'ять піддослідних значно покращилася після багаторазової стимуляції. Цей результат має певне еталонне значення для клінічного лікування.

По-друге, транскраніальна стимуляція постійним струмом може бути застосована для відновлення пам'яті. У деяких пацієнтів, які перенесли травму, наприклад черепно-мозкову травму, інсульт тощо, це може спричинити втрату пам’яті та вплинути на нормальне життя та роботу. Лікування за допомогою транскраніальної стимуляції постійним струмом може сприяти регенерації пошкоджених нейронів, тим самим покращуючи функцію пошкодженої ділянки та покращуючи пам’ять пацієнта.

Нарешті, транскраніальна стимуляція постійним струмом може розширити резервні можливості пам'яті. Хоча резерв пам’яті у кожного різний, транскраніальна стимуляція постійним струмом може активувати нейрони в мозку та збільшити резерв пам’яті. Це дає нам більше можливостей для обробки знайомої та нової інформації в подальшому навчанні та житті.

Підсумовуючи, зв’язок між транскраніальною стимуляцією постійним струмом і пам’яттю має важливі наслідки. Незалежно від того, чи йдеться про покращення пам’яті, реабілітацію чи розширення можливостей, він має широкі перспективи застосування та здійсненність і відіграє позитивну роль у просуванні життя та роботи людей. 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.

Натисніть «Знай 10 способів покращити пам’ять».

На відміну від попередніх досліджень, які були зосереджені головним чином на стимуляції дорсолатеральної префронтальної кори, ми модулювали ліву внутрішньотім’яну борозну (IPS), яка, як вважається, підтримує аспекти контролю уваги робочої пам’яті.

Використовуючи план експерименту для учасників, учасники виконали три різні умови: анодна стимуляція IPS, катодна стимуляція IPS і фіктивна стимуляція IPS. Виконувалися завдання як зорової, так і вербальної робочої пам’яті.

У візуальному завданні учасники мали запам’ятати випадковий набір кольорових фігур. У словесному завданні учасники мали запам’ятати рядок букв. В обох завданнях маніпулювали навантаженням на робочу пам’ять (шість цифр/літер проти двох цифр/літер).

Значних відмінностей у точності чи часу реакції між анодними, катодними та фіктивними умовами не виявлено. Байєсівський аналіз підтвердив відсутність ефекту.

Результати преднадіслане дослідження додає до зростаючої кількості суперечливих доказів щодо модуляторних ефектів односеансового DCS на продуктивність робочої пам’яті.

ВСТУП

Робоча пам’ять (WM) включає кілька когнітивних процесів, які дозволяють нам підтримувати активним обмежений обсяг інформації протягом короткого періоду часу. Це має вирішальне значення для прийняття рішень і аргументації (Diamond, 2013).

Здатність WM починає знижуватися відносно рано в дорослому віці (Park et al, 2002) і часто порушується після травми головного мозку (Dunning, Westage, & Adam, 2016), у контексті розладів розвитку та психіатричних розладів (Kofler et al, 2018; Barch & Ceaser, 2012). ) або в результаті стресу (Kim, Woo, & Woo, 2017).

Таким чином, багато досліджень намагалися визначити, чи можна навчити або посилити здатність WM, із дуже різним ступенем успіху як щодо методів поведінкової, так і нейронної стимуляції (Melby-Lervag & Hulme, 2013; Soveri та ін., 2016).

Одним із методів нервової стимуляції, який зазвичай використовується, є транскраніальна стимуляція прямим струмом (tDCS). tDCS полягає в застосуванні двох губчастих електродів, змочених фізіологічним розчином, до голови, через які пропускається слабкий струм (0,5–2 мА).

Після кількох хвилин стимуляції спонтанна активність нейронів у ділянках кори головного мозку, розташованих під зонами стимуляції, або посилюється (анодальна стимуляція), або гальмується (катодна стимуляція) (Nitsche & Paulus, 2000).

Анодальна стимуляція в основному використовується для підвищення поведінкових показників, тоді як катодна стимуляція використовується для її погіршення. Було показано, що ефекти стимуляції зберігаються протягом короткого часу навіть після припинення стимуляції (Kuo et al, 2013).

tDCS ТА WM

За останні п'ятнадцять років багато досліджень намагалися використовувати DCS для покращення WM. Деякі з цих досліджень повідомляють про позитивні ефекти.

У першому дослідженні Маршалла, Мелле, Зібнера та Борна (2005) анодну та катодну tDCS двосторонньо застосували до дорсолатеральної префронтальної кори (DLPFC), тоді як учасники виконували модифіковане завдання Штернберга.

Стимуляцію проводили з перервами (15 секунд увімкнено/15 секунд вимкнено) протягом 15 хвилин при низькій силі струму 260 мкА. Автори виявили збільшення часу реакції як на анодну, так і на катодну стимуляцію порівняно з Шам, що свідчить про те, що tDCS впливає на нейронну обробку вибору та підготовки відповіді.

Незабаром після цього Fregniet al. (2005) показали, що анодна стимуляція лівого DLPFC під час завдання з трьома спинами призвела до підвищення ефективності з точки зору точності порівняно з фіктивною стимуляцією, тоді як катодна стимуляція DLPFC і анодальна стимуляція первинної моторної кори не виявили відмінностей.

Відтоді деякі дослідження повторили ці висновки (Katsoulaki, Kastrinis, & Tsekoura, 2017 для огляду), тоді як інші не змогли повідомити про будь-який значний вплив tDCS на продуктивність WM (Robison, McGuirk, & Unsworth, 2017; Wang, Wen, & Li, 2018). ). Зокрема, у дослідженні, яке складалося з чотирьох тренувань у поєднанні з anodaltDCS над DLPFC, Ruf, Fallgatter і Plewnia (2017) показали значне покращення продуктивності WM у завданні N-back.

Більше того, це вдосконалення, здавалося, можна було перенести на подібні, ненавчені завдання, і було тривалим, оскільки ефект міг бути об’єктивований через дев’ять місяців після навчання.

Подібні результати також були отримані Au та його колегами (2016), показуючи, що досягнення, пов’язані з DCS, тривали протягом кількох місяців після семи тренувань.

Крім того, Богданов і Швабе (2016) показали, що анодальний tDCS над DLPFC також може значно зменшити руйнівний ефект стресової WM, а Brunyé, Moran, Holmes, Mahoney і Taylor (2017) показали, що анодальний tDCS правої веретеноподібної звивини може збільшити WM продуктивність для розпізнавання обличчя, але не для об’єктів без обличчя (будинків).

З іншого боку, досить багато досліджень не виявили істотного впливу tDCS на WM.

Наприклад, Ніколін, Мартін, Лу та Бунстра (2018) порівняли п’ять груп із двадцяти суб’єктів, яких стимулювали п’ятьма різними інтенсивностями (2 мА, 1 мА, 0.034 мА , 0,016 мА та 0 мА) на DLPFC і не виявили відмінностей у продуктивності між групами у візуальному 3-завданні WM. Подібним чином, Robison та його колеги (2017) повідомили, що стимуляція префронтальної кори та задньої тім’яної кори не викликала жодних істотних відмінностей у продуктивності WM.

Подібним чином Нільссон, Лебедєв, Рюдстрьом і Льовден (2017) не спостерігали жодних суттєвих відмінностей після двадцяти сеансів поведінкового навчання WM у поєднанні з anodaltDCS DLPFC. Загалом останні мета-аналізи вказують на відсутність надійних доказів пов’язаного з tDCS покращення WM (Horvath, Forte, & Carter, 2015; Medina & Cason, 2017) або вони вказують лише на дуже незначні ефекти (Hill, Fitzgerald, & Hoy, 2016; Mancuso, Ilieva, Hamilton, & Farah, 2016).

Хорват і його колеги (2015) об’єднали всі показники когнітивних результатів, опубліковані в літературі, і вивчили здорове доросле населення принаймні двома різними дослідницькими групами. Вони провели 59 різних аналізів, і жоден з них не продемонстрував значного ефекту стимуляції tDCS.

Манкузо та його колеги (2016) зосередили свій мета-аналіз на дослідженнях, що оцінюють вплив анодальної стимуляції правої та лівої DLPFC і правої тім’яної частки, а також лівої DLPFC у поєднанні з тренуванням WM.

Єдиним значущим (хоча і невеликим) результатом, повідомленим їх мета-аналізом, було покращення продуктивності WM після стимуляції DLPFC зліва в поєднанні з навчанням WM. Хілл та його колеги (2016) досліджували вплив анодної tDCS на різноманітні завдання WM і виявили невеликий, але значний вплив на час реакції (а також на тенденцію щодо точності) для offlineDCS.

Для онлайн tDCS не виявлено ефектів. Medina and Cason (2017) використовували метааналітичний інструмент, розроблений Simonsohn та колегами (2014), щоб дослідити розподіл опублікованих значень p як функцію очікуваних розподілів відповідно до різних розмірів ефекту в дослідженнях, які досліджували Манкузо та його колеги (2016). Проводячи цей аналіз р-кривої, вони не знайшли доказів того, що дослідження tDCS були пов’язані зі значущими ефектами.

АЛЬТЕРНАТИВНІ ПІДХОДИ tDCS НА WM

У світлі розглянутої літератури можна зробити два висновки: або вплив tDCS на WM є дуже малим (або відсутнім), і тому його важко отримати та відтворити, або tDCS має ефект, але він залежить від конкретної стимуляції та параметрів завдання. які наразі невідомі.

Це дослідження мало на меті вивчити другу можливість, використовуючи теоретично та емпірично обґрунтований підхід до стимуляції WM, заснований на останніх розробках у наших знаннях про когнітивні та нейронні процеси, що підтримують як вербальну, так і візуально-просторову WM.

Сучасні теорії WM роблять сильний акцент на ролі, яку відіграє увага. У своїй інтегрованій структурі WM та уваги Коуен (1995) вважає, що суттєвим компонентом WM є фокус і контроль уваги; ці два компоненти дозволяють утримувати вміст пам’яті в активному стані та, як вважається, визначають, принаймні частково, ємність WM.

Було описано кілька інших моделей WM, які надають увагу центральній ролі в продуктивності WM (Barrouillet, Bernardin, & Camos, 2004; Kane & Engle, 2004). Роль процесів уваги в WM підтверджується емпіричними доказами, такими як участь двох добре відомих мережі уваги, коли учасники виконують завдання WM.

Увага залежить принаймні від двох антагоністичних мереж у мозку, дорсальної мережі уваги та вентральної мережі уваги (Corbetta & Shulman, 2002; Vossel, Geng, & Fink, 2014).

Дорсальна мережа уваги контролює довільне звернення уваги зверху вниз до об’єктів або місць, у той час як вентральна мережа уваги контролює переорієнтацію уваги на сенсорну стимуляцію, спровоковану неочікуваними подразниками без нагляду (увага знизу вгору).

Дорсальна мережа включає внутрішньотім’яну борозну (IPS) і фронтальні очні поля (FEF) кожної півкулі, тоді як скронево-тім’яний з’єднання (TPJ) і вентральна лобова кора (VFC) є основними областями вентральної мережі.

Було показано, що ці дві мережі втручаються також у завдання WM, і це залежно від навантаження та антагоністично для вербальних і візуальних завдань WM. Дорсальна мережа уваги демонструє підвищену активність із збільшенням навантаження WM, тоді як вентральна мережа уваги демонструє залежне від навантаження WM зниження активності (Majerus et al., 2010, 2012, 2016; Todd & Marois, 2004; Todd, Fougnie, & Marois., 2005; Xu і Чун, 2006).

Враховуючи центральну роль дорсальної мережі уваги, зосередженої на лівому IPS у завданнях WM, дане дослідження tDCS було зосереджено на модулюючих ефектах стимуляції лівого IPS на вербальну та візуальну продуктивність WM.

Деякі попередні дослідження tDCS вже були зосереджені на стимуляції IPS і повідомляли про позитивні результати, хоча і не безпосередньо в контексті WM. Наприклад, двостороння стимуляція IPS спричинила кращу продуктивність у розумовому додаванні, але не на завданні Струпа (Klein et al., 2013; Artemenko, Moeller, Huber, & Klein, 2015), тоді як стимуляція над лівою IPS спричинила краще подальше розпізнавання пам’ять у вербальних завданнях на епізодичну пам’ять (Jacobson, Goren, Lavidor, & Levy, 2012).

Було також продемонстровано, що анодна стимуляція правого IPS покращує продуктивність відстеження об’єкта в умовах високого навантаження, але не в умовах низького навантаження, що узгоджується з впливом навантаження на пам’ять на активність IPS (Blumberg, Peterson, & Parasuraman, 2015).

IКрім того, стимуляція правого IPS вплинула на продуктивність у завданні зорової уваги (Moos, Vossel, Weidner, Sparing, & Fink, 2012). Однак нещодавнє дослідження tDCS, проведене Ніколіном, Лауфом, Лу та Мартіном (2019) показало несуттєвий ефект після стимуляції IPS лівої сторони на завданні n-backWM.

Однак слід зазначити, що вони спостерігали помірні розміри впливу на завдання WM (наприклад, 0.38 для 3-заднього завдання), і автори стверджували, що недостатня значущість могла бути результатом висока міжіндивідуальна варіабельність продуктивності.

Це дослідження має на меті розширити ці нові висновки, визначивши, чи можливо підвищити, а також знизити продуктивність у завданні WM за допомогою модуляції активності IPS, пов’язаної з спинною мережею уваги.

Відповідно до попередніх результатів, ми припускаємо, що анодна стимуляція лівого IPS посилить дорсальну мережу уваги та призведе до підвищення продуктивності WM, але лише в умовах високого навантаження WM.

Навпаки, ми припускаємо, що катодна стимуляція лівого IPS буде гальмувати дорсальну мережу уваги та призводити до зниження продуктивності WM для умов високого навантаження WM. Ефекти tDC не очікуються при низькому навантаженні WM, оскільки ця умова пов’язана з високим рівнем успішності та не підвищує потужність WM до межі.

Ми будемо використовувати байєсівську статистику для кількісного визначення доказів як на користь, так і проти існування ефекту.

For more information:1950477648nn@gmail.com