Smegenų jungiamumo pakitimai miego metu, naudojant uždarojo ciklo transkranijinę neurostimuliaciją, numatykite jautrumą metam atminčiai, 1 dalis

SANTRAUKA

Meta atmintis apima gebėjimą teisingai įvertinti mūsų prisiminimų tikslumą. Atminimų atkūrimą galima pagerinti naudojant transkranijinę elektrinę stimuliaciją (tES) miego metu, tačiau įrodymų, kad pagerėjo metaatminties jautrumas, yra nedaug.

Atminties paieška reiškia smegenyse saugomos informacijos gavimo procesą įvairiomis priemonėmis, kai pamirštama atmintis. Mūsų kasdieniame studijų gyvenime atminties išgavimas yra labai svarbi grandis. Tai gali ne tik padėti mums įtvirtinti įgytas žinias, bet ir pagerinti atmintį.

Atmintis – tai žmogaus gebėjimas išsaugoti ir prisiminti informaciją, ji neatsiejama nuo mokymosi. Tik turėdami stiprią atmintį galime įgyti daugiau žinių ir įgūdžių bei atlikti didesnį vaidmenį kasdieniame gyvenime.

Atminties atkūrimas ir atmintis yra glaudžiai susiję. Atminties gavimas yra tada, kai mums reikia panaudoti tam tikras žinias, mes jas ieškosime ir priminsime, o šis paieškos ir prisiminimo procesas yra atminties gavimas. Jei mūsų atmintis nėra pakankamai stipri, mums bus sunku atkurti atmintį ir galime pamiršti, o tai turės įtakos mūsų mokymosi efektui ir našumui.

Todėl atminties gerinimas nėra paprastas dalykas, tačiau galime naudoti kai kuriuos mokslinius metodus ir metodus, kurie padės pagerinti atmintį. Pavyzdžiui, galime sustiprinti atmintį kartodami mokymąsi, naudoti asociacijos įgūdžius, kad dar labiau pagilintume atmintį, arba įvairiais būdais suaktyvinti savo smegenis, kad dar labiau pagerintume atmintį.

Trumpai tariant, atminties paieška ir atmintis yra glaudžiai susiję. Tik turėdami stiprią atmintį galime geriau atkurti atmintį ir pasiekti geresnių mokymosi rezultatų. Turėkime drąsos mesti sau iššūkį, nuolat mokydamiesi ir praktikuodami gerinti atmintį ir padėti tvirtą pagrindą savo ateičiai. Matyti, kad turime gerinti atmintį, o Cistanche deserticola gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche deserticola yra tradicinė kinų vaistinė medžiaga, turinti daug unikalių poveikių, vienas iš jų – gerinti atmintį. Cistanche deserticola veiksmingumą lemia daugybė jame esančių veikliųjų medžiagų, įskaitant tanino rūgštį, polisacharidus, flavonoidinius glikozidus ir kt. Šie ingredientai įvairiais būdais gali skatinti smegenų sveikatą.

Spustelėkite žinoti 10 būdų, kaip pagerinti atmintį

Taikant tES galima sustiprinti nuo miego priklausomą atminties konsolidavimą, kuris kartu su meta atmintimi reikalauja koordinuoti paskirstytų nervų sistemų veiklą, o tai rodo, kad norint suprasti šiuos procesus svarbu ištirti funkcinį ryšį.

Nepaisant to, mažai tyrimų ištyrė, kaip funkcinės ryšio moduliacijos yra susijusios su vienos nakties metaatminties jautrumo pokyčiais. Čia mes sukūrėme uždarojo ciklo trumpalaikį tES metodą, kuris yra užrakintas iki nuolatinių lėtųjų bangų virpesių būsenų, kad būtų galima nustatyti specifinę žmonių atmintį. Mes išmatavome elektroencefalografijos (EEG) koherencijos pokyčius po stimuliacijos impulsų ir apibūdinome tinklo pokyčius naudodamiesi grafikų teorine metrika.

Naudodami mašininio mokymosi metodus parodome, kad impulsinis tES sukėlė tinklo pokyčius kelių dažnių juostose, įskaitant padidėjusį ryšį teta juostoje ir padidintą efektyvumą veleno juostoje. Be to, stimuliacijos sukelti beta juostos kelio ilgio pokyčiai numatė per naktį galimus metaatminties jautrumo pokyčius.

Šios išvados suteikia naujų įžvalgų vis gausėjančioje literatūroje, tiriančioje atminties našumo padidėjimą dėl smegenų stimuliacijos miego metu, ir pabrėžia funkcinio ryšio tyrimo svarbą, siekiant paaiškinti jo poveikį.

AUTORIAUS SANTRAUKA

Daugybė tyrimų parodė aiškų ryšį tarp miego ir atminties, būtent, prisiminimai sutvirtėja miego metu, todėl vaizdas yra stabilesnis ir ilgalaikis.

Anksčiau parodėme, kad epizodų žymėjimas specifiniais smegenų stimuliavimo modeliais kodavimo metu ir tų modelių atkūrimas miego metu gali sustiprinti šį konsolidavimo procesą, kad būtų pagerintas pasitikėjimas ir atsiminimų sprendimų priėmimas (meta atmintis).

Čia mes išplečiame šį darbą, kad ištirtume tinklo lygio smegenų pokyčius, atsirandančius po stimuliacijos miego metu, kurie prognozuoja atminties pagerėjimą. Naudodami grafikų teorinius ir mašininio mokymosi metodus, nustatėme, kad stimuliacijos sukelti beta juostos kelio ilgio pokyčiai numato per naktį pagerėjusį metamįslę.

Šis naujas atradimas nušviečia neuroninius atminties konsolidavimo mechanizmus ir siūlo galimas metaatminties tobulinimo programas.

ĮVADAS

Smegenys turi nepaprastą gebėjimą trumpus susitikimus ir epizodus, net „vienkartinius“ susitikimus paversti ilgalaikiais prisiminimais. Tai vyksta per procesą, žinomą kaip atminties konsolidavimas, kurio metu labilios būsenos prisiminimai atkuriami miego metu ir konvertuojami į stabilesnius vaizdus. Tačiau sėkmingas prisiminimų atkūrimas apima kontrolės procesus ir sprendimų priėmimą, o net miego metu sutvirtintus prisiminimus gali būti sunku prisiminti ar atkurti mažai pasitikint jų tikrumu (Koriat ir Goldsmith, 1996).

Metaminės jautrumas arba asmens gebėjimas pasitikėti savo prisiminimų tikslumu vaidina lemiamą vaidmenį naudojant mūsų prisiminimus. Pavyzdžiui, nusikaltimo liudininkas galėjo sėkmingai užkoduoti svarbias epizodo detales, bet gali būti nepasitikintis savo atmintimi, todėl priima neteisingus sprendimus (Luus ir Wells, 1994; Memonet al., 2003; Sporer ir kt., 1995). .

Taigi labai svarbu pagerinti ne tik atminties atgavimą, bet ir metaatminties jautrumą. Čia mes ištyrėme jautrumo pagerėjimą atliekant intervenciją, kai asmenys miega. Miego metu neuronų ansambliai, reprezentuojantys anksčiau užkoduotus prisiminimus, vėl aktyvuojami tiek hipokampo, tiek neokortikinėse srityse (Euston ir kt., 2007; Ji ir Wilson, 2007; Nádasdyet al., 1999; Skaggs ir McNaughton, 1996;

Atminties pakartojimai dažniausiai stebimi lėto miego miego metu, ypač esant teigiamoms nuolatinio 0.5–1,2 Hz virpesių fazėms arba aukštesnėms būsenoms (Lee ir Wilson, 2002; Mölle ir Born, 2011). Kodavimui būdingų neuronų modelių reaktyvacijas lydi 12–15 Hz talamokortikinės virpesių aktyvumas, vadinamas verpstėmis, taip pat trumpalaikiai aukšto dažnio sprogimai hipokampe, vadinami bangavimu (De Gennaro ir Ferrara, 2003; Mölleet al., 20006).

Sudėtingas pakartojimų, verpsčių ir bangelių koordinavimas yra būtinas norint palengvinti prisiminimų konsolidavimą į ilgalaikį saugojimą arba perkelti prisiminimus iš hipokampo į neokorteksą (McClelland ir kt., 1995; McGaugh, 2000; Rasch ir Born, 2013); Staresinaet al., 2015).

Prisiminimų konsolidavimas ne tik gali palengvinti vėlesnį jų susigrąžinimą, bet ir gali būti susijęs su asmens būsimu pasitikėjimu jais; būtent konsolidavimas gali sustiprinti prisiminimus ir pagerinti mokymąsi (Walker & Stickgold, 2004), o pasitikėjimas prisiminimais yra susijęs su atminties ištikimybe (Dallenbach, 1913).

Taigi, nukreipimas į konsolidavimo procesą įsikišant gali būti naudingas ne tik atkūrimo sėkmei, bet ir metaatminties jautrumui. Per pastarąjį dešimtmetį mokslininkai vis dažniau tyrinėjo būdus, kaip pagerinti atminties konsolidavimo procesus naudojant išorines manipuliacijas. Šie intervencijos tyrimai parodė, kad nuo miego priklausomą atminties konsolidavimą galima sustiprinti dviem būdais.

Pirma, atmintis gali būti suaktyvinta miego metu, pakartotinai veikiant asmenis išoriniams jutimo signalams, pvz., kvapams ar garsams, kurie buvo kodavimo metu (Antony ir kt., 2012; Oudiette ir Paller, 2013; Schreiner ir Rasch, 2014; Rasch ir kt. , 2007; Rudoy ir kt., 2009). Šis suaktyvinimas iš naujo gali padėti atšaukti konkrečius elementus, anksčiau susietus su užuominomis.

Antra, keli tyrimai parodė, kad transkranijinės elektrinės stimuliacijos (tES) taikymas tam tikrais dažniais smegenims miego metu gali sustiprinti endogeninius elektrofiziologinius procesus, todėl lengviau konsoliduoti atmintį ir vėliau atpažinti ar prisiminti (Ketz ir kt., 2018; Ladenbauer ir kt.). , 2016, 2017; Lustenbergeret al., 2016; Westerberg ir kt., 2015;

Šie tyrimai parodė bendrą atminties atkūrimo efektyvumo padidėjimą po tES miego metu. Svarbu tai, kad ši su stimuliacija susijusi nauda atminčiai gali būti dėl dažnio specifinio funkcinio ryšio tarp smegenų regionų pokyčių (Krause ir kt., 2017).

Apibendrinant galima teigti, kad ankstesni tyrimai rodo, kad prisiminimų atkūrimas gali būti sustiprintas neurostimuliacija miego metu, ir tai gali reikšti, kad asmenys taip pat turėtų didesnį metaatminties jautrumą arba didesnę koreliaciją dėl atminties sprendimų tikslumo ir pasitikėjimo šiais epizodais.

Iš tiesų, kai kurie tyrimai parodė ryšį tarp sveiko nepertraukiamo miego ir nepažeistos metaatminties sprendimų (Dauratet al., 2010). Tačiau taip gali nebūti, nes kiti tyrimai parodė atsiribojimą tarp pirmos eilės sprendimų (pripažinimo sprendimai) ir antros eilės sprendimų (pasitikėjimo sprendimai; Del Cul ir kt., 2009; Hebart ir kt., 2016; Rounis ir kt. al., 2010).

Tai svarbu, nes laikui bėgant gali sumažėti pasitikėjimas atmintimi (Shapira ir Pansky, 2019), o tai gali sukelti atminties ataskaitų teikimo klaidų ir prastesnių sprendimų priėmimo.

Nustatyta, kad neuroninė prefrontalinės žievės stimuliacija pagerina atminties stebėjimą bendrųjų žinių klausimais (Chua & Ahmed, 2016; Chua ir kt., 2017), o teta sprogimo stimuliacija, siekiant slopinti frontopolinės žievės veiklą, paveikė metakognityvinius sprendimus (Ryals ir kt. , 2016), teigdama, kad tEStechnikos gali būti veiksmingos siekiant pagerinti ir palaikyti atminties jautrumą naujai užkoduotų epizodų metu.

Iš tiesų, neseniai atliktas darbas mūsų laboratorijoje parodė, kad unikalūs tES erdvės ir laiko amplitudės moduliuoti modeliai (STAMP) gali būti naudojami siekiant sustiprinti miego konsolidaciją ir konkrečių epizodinių prisiminimų, įgytų įtraukiančioje virtualioje realybėje, sprendimų jautrumą (Pilly ir kt., 2020).

Šiame darbe mes pratęsiame ankstesnį darbą, skirtą atminties suaktyvinimui, tirdami funkcinio ryšio pokyčius po trumpalaikių tES modelių (būtent STAMP) miego metu.

Anksčiau buvo įrodyta, kad tES pabudimo metu veikia funkcinį ryšį (Polanía ir kt., 2011, 2012), taip pat atminties konsolidavimas miego metu (Mölleet al., 2004). Be to, manoma, kad prisiminimų konsolidavimas smegenyse yra asisteminio lygio procesas, nes jį palaiko trumpojo ir ilgo nuotolio komunikacijos tarp smegenų struktūrų derinys (Staresina ir kt., 2015).

Tikėtina, kad tai panašu į metaatmintį, nes tyrimai parodė ryšį tarp paskirstyto smegenų sričių tinklo, įskaitant priekinę žievę, precuneus ir hipokampą, palaiko atmintį ir metakognityvinius sprendimus (Baird ir kt., 2013; Molenberghs ir kt., 2016; Morales ir kt., 2018; Ren ir kt., 2018;

Taigi labai svarbu suprasti, kaip funkcinio ryšio pokyčiai yra susiję su šiuo procesu; tačiau, mūsų žiniomis, iki šiol jokiame tyrime nebuvo ištirta, kaip funkcinio ryšio pokyčiai dėl stimuliacijos miego metu gali turėti įtakos atminties konsolidavimui ir sprendimų priėmimo procesams arba juos sieti.

Funkcinio ryšio pokyčiams ištirti naudojome EEG darnos matavimus (Nunez, 1995), konkrečiai įsivaizduojamą koherencijos dalį (Nolte ir kt., 2004), o jungiamumo ypatybes išskyrėme iš darnos duomenų, atlikdami grafikų teorinę analizę (Bullmore & Sporns). , 2009; Sporns, 2003).

Šis metodas modeliuoja smegenų funkcinį ryšį kaip tarpusavyje susietą grafą ir leidžia ištirti tinklo struktūros ir funkcijos ryšį.

Nors domėjomės jungiamumo pokyčiais veleno juostoje, analizę išplėtėme įtraukdami keletą kitų dažnių juostų, nes aktyvumas daugelyje spektrinių juostų buvo susijęs su atminties procesais (Hanslmayr ir Staudigl, 2014; Hanslmayr ir kt., 2012; Lisman ir Jensen, 2013). Tada mes panaudojome mašininiu mokymusi pagrįstus metodus, kad nustatytų svarbias grafiko teorines ypatybes, skirtas atskirti aktyvios ir fiktyvios stimuliacijos sąlygas, taip pat numatyti epizodinius atminties elgesio pokyčius naktį.

Tokiu būdu mes suteikiame naują įžvalgą apie funkcinio ryšio moduliacijas po impulsinio tES, susijusio su specifinių epizodinių prisiminimų metaminės jautrumo pokyčiais.

MEDŽIAGOS IR METODAI

Šiame darbe nurodyti dalyviai yra ta pati Pilly ir kt. (2020) dalyvių grupė. Epizodinės informacijos kodavimo metu jie gavo unikalius trumpus tES (būtent STAMP) erdvinius ir laiko modelius, kurių pusė buvo pakartotinai pritaikyta vėlesnių naktų lėtųjų bangų virpesių (SWO) būsenų metu, siekiant pakartotinai suaktyvinti konkrečius susijusius prisiminimus (aktyvi būsena).

Kitu metu tie patys asmenys taip pat atliko atminties užduotį be smegenų stimuliacijos (apsimetinė būklė).

Todėl mus domino ne tik funkcinio ryšio pokyčiai, kurie skyrėsi tarp Active ir Sham stimuliacijos sąlygų, bet ir ryšio pokyčiai po STAMP, kurie buvo susiję su specifinių epizodinių prisiminimų prisiminimais nuo prieš miegą iki po miego.

Dalyviai

Iš viso eksperimentą baigė 30 sveikų dalyvių, kurie buvo įdarbinti naudojant skrajutes, esančias aplink Naujosios Meksikos universiteto miestelį ir aplinkinę bendruomenę, ir, baigę tyrimą, gavo piniginę kompensaciją.

Iš jų šeši dalyviai buvo pašalinti iš analizės dėl to, kad įranga nesugebėjo stimuliuoti aktyvios nakties metu arba nesilaikė užduoties nurodymų.

Dar šešių dalyvių miego EEG duomenys negalėjo būti naudojami funkcinio ryšio priemonėms apskaičiuoti dėl pernelyg didelių artefaktų, todėl į galutinę analizę ir ataskaitas buvo įtraukta N=18 dalyvių. Visi dalyviai pateikė pasirašytą informuotą sutikimą dalyvauti tyrime, kurį patvirtino Chesapeake institucinė peržiūros taryba.

Visi dalyviai buvo gimtoji anglų kalba, jų klausa ir regėjimas buvo normalus arba normalus, ir neturėjo neurologinių ar psichikos sutrikimų ar piktnaudžiavimo narkotikais.

Elgesio paradigma ir procedūra
Eksperimento procedūros metmenys pateikti 1 paveiksle. Eksperimentą sudarė aklimatizacijos laikotarpis, skirtas dalyviams apmokyti ir leisti jiems miegoti laboratorijoje, po kurio sekė dvi eksperimentinės naktys, apimančios mokymąsi ir testavimą.

Aklimatizacijos naktis buvo skirta tik tam, kad dalyviai priprastų prie miego laboratorijoje, o EEG duomenys nebuvo įrašyti arba analizuojami iš šio laikotarpio. Dalyviai užkodavo informaciją pirmąją eksperimentinę naktį. Atminties užduotį sudarė virtualios realybės epizodų, administruojamų naudojant HTC Vive VRheadset, peržiūra, po kurio buvo atlikti keli epizodų detalių atminties atkūrimo testai.

Dalyviai užkodavo 14 virtualios realybės vinječių, kurių kiekviena trunka apie minutę, vaizduojančių įvykių seriją, kai du ar daugiau veikėjų imasi kokių nors veiksmų daugiabučių komplekse. Papildoma ilgesnė vinjetė buvo naudojama dalyviams apmokyti aklimatizacijos laikotarpiu. Dalyvių atmintis buvo patikrinta, ar nėra vinječių per penkias bandymo sesijas, vykdomas per 48 valandas, naudojant ne VR kompiuterizuotą užduotį, sukurtą MATLAB.

Kiekvienai vinjetei buvo sudaryta 10 bandomųjų elementų, kuriuos sudarė teisingi / klaidingi teiginiai apie specifinius vinjetės aspektus. Kiekviename iš penkių testų sąrašų buvo 28 elementai, po 2 kiekvienai vinjetei. Dalyviai pranešė, ar testo teiginiai buvo teisingi/klaidingi, taip pat apie jų prisiminimo pasitikėjimą skalėje nuo 1 iki 10. Dalyviai miegojo laboratorijoje kiekvieną iš trijų naktų.

Procedūrą sudarė keturios eksperimentinės sesijos ir viena aklimatizacijos sesija. Aklimatizacijos sesijos metu dalyviai žiūrėjo ilgą praktikos vinjetę, atsakinėjo į praktikos testo klausimus, o po to miegojo laboratorijoje. Kitoje pirmojoje eksperimentinėje sesijoje (1 sesija) dalyviai užkodavo eksperimentinius dirgiklius.

Pusė dalyvių, žiūrėdami vinjetes, gavo unikalius tES su unikaliais STAMP (aktyvi būsena), o kita pusė negavo jokios stimuliacijos (apgaulinga būklė). Dalyviai gavo priešingą stimuliavimo būseną per dvi papildomas eksperimentines naktis, kurias skyrė maždaug 1 savaitė. Baigę vinjetės peržiūros procedūrą, dalyviams buvo atliktas pirmasis atminties prisiminimo testas, o po to jie naktį miegojo laboratorijoje. Ši naktis, o ne aklimatizacijos naktis, buvo laikoma „1 naktimi“.

Dalyviai, esantys aktyvioje būsenoje, gavo pusę STAMP ženklų, kad naktį būtų įtvirtinti konkretūs prisiminimai. Priešingai, apsimestinės būklės dalyviai negavo stimuliacijos naktį. Atkreipkite dėmesį, kad šis tyrimo planas leido palyginti epizodų, kuriems buvo suteikta STAMP stimuliacija kodavimo ir miego metu (Tag & Cue) atminties našumą, su epizodais, kurie buvo stimuliuojami tik koduojant (Tag & No Cue). Atlikdami ryšio analizę sutelkėme dėmesį į Tag & Cue ir Sham (be kodavimo ar miego stimuliavimo) sąlygas.

Dalyviams pabudus, jiems buvo atliktas antras atminties testas ir eksperimentinė sesija baigėsi. Antroji eksperimentinė sesija (2 sesija) įvyko vakare po pirmosios sesijos. Vakare dalyviams buvo atliktas trečias atminties testas, jie nuėjo miegoti, ir pabudęs gavo dar vieną atminties testą.

Šis antrasis miego laikotarpis laboratorijoje buvo laikomas „2 naktimi“. Aktyvūs grupės dalyviai nakties metu dar kartą gavo STAMP. Paskutinis atminties testas buvo atliktas vėliau vakare. Dėl priešingos stimuliacijos būklės (3 ir 4 sesijos) dalyviai peržiūrėjo naują 14 vinječių rinkinį ir jiems buvo atlikti atitinkami atminties atkūrimo testai per 2 dienas. Tokiu būdu eksperimentas buvo manipuliavimas tiriamųjų viduje, kai aktyvios ir netikros sąlygos įvyko maždaug po 1 savaitės.

Stimuliacijos sąlygų eilės priskyrimas (aktyvus pirmas prieš apgaulę pirmiausia), taip pat vinječių priskyrimas buvo atsvertas tarp dalyvių. Šiame dokumente pateiktose analizėse daugiausia dėmesio skiriama 2 nakties nakčiai, kai buvo nustatytas didžiausias STAMP stimuliacijos poveikis elgesiui (daugiau informacijos rasite Pilly ir kt., 2020).

For more information:1950477648nn@gmail.com