Стимулиране на паметта: преглед на интервенции, използващи повтаряща се транскраниална магнитна стимулация за подобряване или възстановяване на способностите за памет, част 1

Резюме: Системите на човешката памет са несъвършени записващи устройства, които се влияят от възрастта и заболяването, но последните открития предполагат, че функционалността на тези системи може да бъде модифицирана чрез интервенции, използващи неинвазивна мозъчна стимулация, като повтаряща се транскраниална магнитна стимулация (rTMS).

С непрекъснатото развитие на съвременните медицински технологии краниалната магнитна стимулация се превърна в популярен метод за лечение, особено за подобряване на паметта на пациентите. Краниалната магнитна стимулация е неинвазивна терапия, която стимулира активността на мозъчните неврони чрез прилагане на слаб ток под кората на главния мозък, като по този начин подобрява връзката и комуникацията между невроните. Този метод на лечение е не само ефективен, но и няма странични ефекти и болка, така че все повече хора го приветстват.

Някои скорошни проучвания показват, че краниалната магнитна стимулация е много ефективна за подобряване на паметта. Медицински експерти са установили, че лечението с краниална магнитна стимулация значително подобрява паметта на експерименталните субекти. Този метод на лечение е особено ефективен при пациенти с амнезия, болест на Алцхаймер и други заболявания, а също така може да помогне на тези, които са пренапрегнати и натоварени с работа, за облекчаване на умствената умора и емоционалния дистрес чрез засилване на активността на мозъчните неврони.

Освен за подобряване на паметта, краниалната магнитна стимулация може да се използва и за лечение на други неврологични заболявания, като депресия, тревожност, болест на Алцхаймер и др. Въпреки че този метод на лечение все още се нуждае от допълнителни изследвания и практика, все повече и повече хора са започнали да приемат краниалната магнитната стимулация като метод на лечение и са постигнали добри резултати.

Като цяло, краниалната магнитна стимулация, като нов метод на лечение, играе много важна роля за подобряване на паметта и лечение на неврологични заболявания. Трябва активно да учим за този метод на лечение, за да упражняваме по-добре неговата ефикасност. В същото време ние също трябва да уважаваме съветите на лекаря и да получаваме лечение с краниална магнитна стимулация в професионални медицински институции, надявайки се да донесем по-добри здравословни ефекти за себе си и хората около нас. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche е традиционен китайски лекарствен материал с много уникални ефекти, един от които е подобряване на паметта. Ефикасността на Cistanche идва от различните активни съставки, които съдържа, включително танинова киселина, полизахариди, флавоноидни гликозиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по различни начини.

Кликнете върху Познаване на краткосрочната памет как да се подобри

Транслационният потенциал на тези rTMS интервенции е ясен: проблемите с паметта са най-честата когнитивна жалба, свързана със здравословното стареене, докато патологичните състояния като болестта на Алцхаймер често са свързани с тежък дефицит на паметта.

Терапиите за подобряване на паметта или лечение на загуба на памет могат да подобрят независимостта, като същевременно намалят разходите за системите за обществено здравеопазване. Въпреки това обещание, няколко важни фактора ограничават обобщаемостта и транслационния потенциал на rTMS интервенциите за паметта. Хетерогенността на дизайна на протокола, rTMS параметрите и измерванията на резултатите представляват значителни предизвикателства пред интерпретацията и възпроизводимостта.

Въпреки това, последните постижения в когнитивната невронаука, включително подходи на rTMS и скорошни прозрения по отношение на функционални мозъчни мрежи, могат да предложат методологични инструменти, необходими за проектиране на нови интервенционни проучвания с повишена експериментална строгост, подобрена възпроизводимост и по-голяма вероятност за успешно пренасяне в клинични условия.

В този преглед първо обсъждаме текущото състояние на литературата относно модулацията на паметта с rTMS, след това предлагаме коментар за развитието на инкогнитивните невронауки, които са от значение за интервенциите на rTMS, и накрая завършваме, като предлагаме няколко препоръки за дизайна на бъдещи изследвания, използващи rTMS за модулиране на човешки производителност на паметта.

Ключови думи: TMS; rTMS; памет; хипокампус; мозъчни мрежи; неинвазивна мозъчна стимулация;леко когнитивно увреждане; Болест на Алцхаймер.

1. Въведение

Смята се, че системите за човешка памет са несъвършени записващи устройства и ефективността на тези системи се влияе отрицателно от възрастта и болестта.

Загубата на памет е най-често срещаното когнитивно оплакване при по-възрастни хора, докато клинично значимите дефицити на паметта преувеличават свързаните с възрастта тенденции и често се дължат на невродегенеративни заболявания. Най-честата форма на патологично намаляване на паметта е деменция, дължаща се на болестта на Алцхаймер (AD) [1]. За съжаление, настоящите фармакологични интервенции за увреждане на паметта, свързано с AD, като холинестеразни инхибитори, предлагат ограничена полза за загуба на памет [2,3]; това важи и за други интервенции за AD, като промени в начина на живот [4–6].

Липсата на ефективни лечения за загуба на памет, свързана с AD или не, оставя значителна нужда незадоволена: загубата на памет има отрицателни последици за независимостта, автономността и идентичността. Ефикасните лечения за загуба на памет могат да запазят тези способности [7–9].

За щастие, последните открития показват, че целевата неинвазивна мозъчна стимулация (NBS) може да предложи значими възможности за лечение [10]. По-конкретно, съобщава се, че транскраниалната магнитна стимулация (TMS), форма на NBS, подобрява паметта при здрави по-млади възрастни, здрави по-възрастни възрастни и индивиди с AD [11–14].

Следователно TMS може да е обещаващ като потенциално симптоматично лечение на загуба на паметта. Все пак прегледът на актуалната литература разкрива значителна променливост в методите, измерванията на резултатите и популациите. В съответствие с методологичната променливост, констатациите от интервенции, използващи повтаряща се TMS (rTMS) за подобряване на паметта, са непоследователни.

За да се справи с това, нашият преглед се стреми да обобщи резултатите от скорошни проучвания на rTMS при пациенти на ADcontinuum, да обсъди потенциални източници на хетерогенност и да предостави предложения за това как полето може да подобри строгостта и възпроизводимостта в бъдещата работа.

2. Преглед на предишната работа

2.1. Организация на прегледа

Извършихме наративен преглед въз основа на търсения на често използвани бази данни, индексиращи научни трудове (PubMed, Google Scholar). След първичната идентификация на литературата бяха извършени търсения на цитати напред и назад за проучвания в това първоначално идентифицирано тяло.

Забелязахме, че изследванията, тестващи TMS като инструмент за подобряване на паметта или лечение на загуба на памет, са се различавали значително в своите подходи. Признавайки тази хетерогенност, ние идентифицирахме две ключови независими променливи, които бяха използвани за организиране на нашия преглед: първо място за стимулиране и след това целевата популация.

Както при независимите променливи, ние отбелязахме, че измерванията на резултатите могат по подобен начин да бъдат разделени на промени в когнитивните способности (памет, изпълнителни функции и т.н.) и промени в мозъчните променливи (структура и/или функция).

За обобщение на изследванията на rTMS, организирани и анотирани според тези атрибути, вижте таблица 1. Що се отнася до местата за стимулация, изследователите най-често са избирали мишени на rTMS във фронтални или теменни асоциативни зони. Важно е, че тези региони са разположени непосредствено под черепа и по този начин в рамките на ограничения диапазон на типичните TMS системи (~ 2–3 cm под скалпа) [15].

В предния дял на мозъка проучванията често са насочени към дорзолатералния префронтален кортекс (dlPFC). Тази популярност на dlPFC като цел за стимулиране може да се дължи на неговия известен принос към много когнитивни процеси, включително работна памет [16–19]. dlPFC, разбира се, също е често срещана цел на rTMS за клинично лечение на психиатрични разстройства като голяма депресия [20].

По-широко казано, dlPFC е общопризнат като мозъчна област, която е едновременно осъществима и безопасна за rTMS [21]. По-рядко срещана алтернатива за rTMS е париеталния лоб и в него изследванията на rTMS най-често са насочени към постеролатералния париетален кортекс или ъгловия гирус (AG) [13,22].

В проучванията на rTMS и паметта, AG често е бил насочен поради неговата свързаност, както структурна, така и функционална, с регионите на медиалния темпорален лоб, които поддържат процеси на декларативна/релационна памет.

Освен това се смята, че AG е част от широкомащабна присъща мозъчна мрежа, мрежата по подразбиране (DMN), която е замесена в нормалната функция на паметта [23–27]. Освен това, DMN е особено повлиян от AD [25,28,29], което прави модулирането на DMN от rTMS потенциално интригуваща терапия. За информация относно механизмите на TMS вижте каре 1.

По отношение на целевите популации, докато много проучвания на ефектите на rTMS върху паметта са фокусирани върху здрави по-млади и здрави по-възрастни индивиди, има нарастващ брой проучвания, изследващи потенциала на rTMS за лечение на загуба на памет в клинични популации (напр. [30–32]).

Проучвания, използващи rTMS, също са набирали индивиди с клинични състояния, които често предхождат AD, включително (амнестично или неамнестично) леко когнитивно увреждане (aMCI/MCI) [33–35].

В нашия преглед на публикуваната работа rTMS интервенциите за паметта най-често включват стимулация на фронталния лоб, насочени към здрави индивиди, така че започваме с обобщаване на констатациите от тези проучвания.

2.2. rTMS на местата на фронталния лоб

2.2.1. rTMS на dlPFC: Здрави млади и здрави стари

В настоящата литература dlPFC е стимулиран с различни параметри на rTMS и някои доклади предполагат, че левият и десният dlPFC може да реагират по различен начин на rTMS.

В рамките на проучванията, насочени към dlPFC при здрави възрастни, разгледани в този преглед, лявото полукълбо е било по-често насочено. rTMS на левия dlPFC има умерено последователни ефекти върху функционалната свързаност в състояние на покой (RSFC), но по-малко последователни когнитивни резултати.

По отношение на когнитивните промени, свързани с левия dlPFC rTMS, осем от дванадесетте прегледани тук проучвания съобщават за значителни когнитивни подобрения, свързани с високочестотна стимулация [14,34,35,38,39,41,42,44–46,71,72]. Въпреки това, като пример за хетерогенността на резултатите в тази област, едно проучване, използващо rTMS с ниска честота, съобщава за остро когнитивно увреждане [43].

Хетерогенност в методите и резултатите на rTMS може да се наблюдава дори в ограничения домейн на rTMS на левия dlPFC на здрави възрастни. В едно проучване Chung и колеги приложиха интермитентна тета-взривна стимулация (iTBS) rTMS, насочена към левия dlPFC [41]. rTMS при 50%, 75% и 100% двигателен праг (MT) се свързва с различни резултати за всеки интензитет.

Тяхното проучване наблюдава отговор, подобен на обърната U-образна крива, с незначими резултати при 50%, когнитивно подобрение при 75% и междинно подобрение при 100%.

В подобно проучване Дейвис и колеги прилагат 5 Hz rTMS при 120% MT към ляв dlPFC, но не наблюдават значителна промяна в когнитивните способности [42]. Заедно тези проучвания предполагат, че по-голямата интензивност на rTMS стимулация не съответства стриктно на подобрените резултати и че може да има взаимодействия на интензивността на стимулацията и честотата на резултатите.

В две проучвания, описани по-горе [41,42], rTMS се свързва с промени в RSFCor ЕЕГ променливите. Освен това, Дейвис и колеги отбелязаха, че промените в RSFC са свързани с по-добро когнитивно представяне, включително увеличено сходство в моделите на мозъчно активиране по време на кодиране и извличане по време на задача за памет [42,44].

Интересно е, че предишни проучвания на rTMS, насочени към dlPFC, също предполагат, че състоянието на мозъка по време на rTMS може да повлияе на отговора на мозъка и свързаните с него когнитивни ефекти. Тоест един и същ протокол TMS може да доведе до различни ефекти, когато се администрира по време на изпълнение на задачата или в покой.

В едно проучване Бакулин и колегите му прилагат rTMS към ляв dlPFC по време на различни фази на модифицирана задача на Стърнберг и наблюдават разлики в производителността на n-back, свързани с фазата на стимулация [39].

По-конкретно, авторите установиха, че когато rTMS се прилага в отсъствието на модифицираната задача, 10 Hz rTMS вляво dlPFC се свързва със значително увеличени резултати на n-back задачата.

Обратно, когато rTMS се прилага по време на която и да е фаза на модифицираната задача, не се наблюдава значителна полза. Други автори спекулират, че rTMS по време на задача може да обърне отговорите, предполагаемо свързани с високочестотни и нискочестотни rTMS [62,73,74].

Въпреки че има някои доказателства за разлики в ефикасността между rTMS по време на работа и почивка, ще е необходимо по-нататъшно проучване, за да се оцени стриктно дали ефектите са наистина обърнати и дали същата инверсия е налице за други цели на стимулация.

2.2.2. rTMS на dlPFC: MCI и AD

Въпреки че AD и MCI (особено aMCI) често се свързват с клинични дефицити на паметта, проучванията на rTMS в тези популации често оценяват общите когнитивни резултати, а не специфичните за паметта резултати.

Все пак проучванията на rTMS при индивиди с MCI и AD са дали относително последователни резултати. Голяма част от тази последователност може да се дължи на по-голямата хомогенност на параметрите на rTMS, избрани за проучвания на тези популации спрямо проучвания на здрави индивиди. Например, в нашето проучване на тази литература, високочестотната rTMS често се използва в проучвания на пациенти с MCI/AD.

В няколко проучвания, които прилагат високочестотен rTMS към ляво dlPFC, стимулацията е свързана с подобрени резултати при една или повече общи когнитивни оценки, включително MoCA, MMSE и/или ADAS-Cog [14,34,36,45]. В по-малък брой проучвания също се съобщава за значителни подобрения в специфичните за домейна оценки на способностите на паметта, като асоциативна памет и релационна памет [38,45,74,81].

По-специално, всички проучвания, насочени към dlPFC при клинично увредени индивиди, наблюдават когнитивно подобрение в поне един домейн.

По-конкретно, подобрения в AVLT, сдвоено асоциирано обучение, MMSE, ADAS-cog, тест за поведенческа памет на Rivermead, секвениране на букви и числа, асоциативна памет, разпознаване, логическа памет, MoCA и асоцииране дума/изображение бяха наблюдавани след десет или повече сесии на rTMS за когнитивно увредени индивиди [11,14,34–36,38,45]. В друго проучване Ръдърфорд и колеги набират пациенти с AD и прилагат 20 Hz rTMS при 100% RMT към двустранен dlPFC (серийно, едно полукълбо наведнъж) през 13 сесии [ 11].

Специално внимание, надлъжното проследяване с участниците разкри, че те са имали значително намалени нива на спад в сравнение с участниците, произволно определени за контролно състояние.

Възпроизвеждането на това обещаващо откритие би било важна стъпка към обобщаване на клиничното лечение. И накрая, също така се съобщава, че нискочестотната rTMS на десен dlPFC е свързана с когнитивно подобрение [33,82–84].

Това откритие може да бъде интересно в контекста както на здравословното, така и на патологичното стареене, тъй като има някои доказателства, че десният dlPFC проявява хиперактивност, свързана с намалена когнитивна ефективност [85, 86].

2.2.3. rTMS на други области на фронталния лоб

Докато dlPFC е най-честата цел за rTMS във фронталния лоб, няколко други места във фронталните области също са били насочени. Сред тези места са прецентралгирусът, средният фронтален гирус и десният медиален фронтополярен кортекс.

Юнг и колеги са изследвали ефектите на 1 Hz rTMS върху левия и десния прецентрален извивка, две допълнителни области без асоцииране [49]. Те наблюдават намалена свързаност между DMN и дясната двигателна мрежа, островната мрежа и визуалната мрежа, дължаща се на rTMS.

Освен това rTMS по време на ангажиране на задачата доведе до намалена свързаност между DMN и дорзалната мрежа за внимание и повишена свързаност между DMN и фронтопариеталната мрежа.

Що се отнася до десния медиален фронтополярен кортекс като цел, едно проучване изследва ефектите от единична сесия 20 Hz или 1 Hz rTMS [50].

В този случай авторите съобщават за RSFC промени, свързани с подобрена когнитивност за групата на стимулация с 20 Hz, и промени, свързани с по-слаба когнитивност след 1 Hz rTMS в групата за нискочестотна стимулация. rTMS на средния фронтален гирус (MFG) също е изследван от Уанг и колеги [48]. Тази група прилага 10 Hz rTMS към лява или дясна мишена на средния фронталгирус за два последователни дни.

Въпреки че подобренията в зависимата от хипокампа релационна памет са открити след стимулация на целта на дясното полукълбо, не са налице такива промени след rTMS към лявата страна.

Различните ефекти на rTMS, приложени към ляво и дясно MFG, могат да се дължат на страничност, но репликацията би била важна стъпка за подпомагане на тълкуването на тези открития.

Интересното е, че второ проучване на rTMS, приложено към MFG, използва RSFC за определяне на целта на anrTMS. Линч и колеги приложиха подход, базиран на свързване, за идентифициране на независими цели за всеки субект в рамките на дясната MFG въз основа на RSFC в мрежата [47]. Авторите приложиха единична сесия на cTBS rTMS към дясната MFG и наблюдаваха намалена производителност на работната памет, свързана с стимулиране.

2.3. rTMS на местата на париеталния лоб

2.3.1. rTMS на AG: Здрави млади и здрави стари

Извън фронталния лоб, голяма част от асоциативния кортекс, достъпен за типичните TMS подходи, се намира в страничните части на париеталния лоб. В контекста на изследванията на TMS, свързани с паметта, местата в долния париетален лобул са били насочени най-често.

Това вероятно се дължи на асоциации с изпълнението на задачите на паметта, базирани на невропсихологични и невроизобразяващи изследвания [87–90]. По-специално, левият AG е популярен избор за rTMS-базирана модулация на функцията на паметта. rTMS на AG се оказа плодотворен за изследователите на паметта, илюстрирано най-ясно от работата на Voss и колеги [12,22,54,61].

Ъгловият гирус е кортикална област в рамките на ефективния обхват на rTMS, която проявява силна RSFC с хипокампуса. Чрез насочване към aDMN компонент, функционално свързан с хипокампуса, много изследователи са приложили rTMS за измерване на ефектите на rTMS върху функцията на паметта, зависима от хипокампа. По-специално, Voss и колегите често са демонстрирали успех в модулирането на производителността на паметта, мозъчната активност или и двете, използвайки парадигма, включваща 20 Hz rTMS, за да остави AG при 100% RMT [12,13,52–55,58,60].

Единственият значителен източник на хетерогенност в рамките на проучванията, използващи тази парадигма, е броят на rTMS сесиите. По-голямата част от 20 Hz rTMS проучвания от Voss и колеги, насочени към левия АГ, са използвали пет rTMS сесии [12,13,54–56,58].

Може би не е изненадващо, че проучванията на rTMS, използващи пет rTMS сесии с подобни параметри, често наблюдават подобни резултати. Тези проучвания съобщават за подобрение както в измерванията на паметта, така и в RSFC. По-конкретно, в DMN се наблюдават промени в RSFC, свързани с подобрено познание. Те се състоят от подсилен RSFC между левия AG и левия хипокампус.

В допълнение към тези първични констатации също така се съобщава, че rTMS насърчава хипокампалния RSFC с DMN компоненти извън AG [12]. В съответствие с механистичното обяснение за rTMS ефектите върху паметта, тези промени в RSFC също бяха придружени от значителни когнитивни промени [12,13,54–56,58].

Гореспоменатите подобрения в производителността на релационната памет след rTMS са значително по-големи в сравнение с участниците в плацебо-фалшивите условия. Подобни увеличения на когнитивните резултати и промени в RSFC също са наблюдавани при няколко протокола rTMS, произхождащи от същата група [55,91,92].

Дозировката, операционализирана като няколко стимулационни сесии, може би е ключов фактор, определящ ефикасността на AG rTMS като терапия за подобряване на паметта. Няколко проучвания са променили дозирането на rTMS, за да изследват тази връзка. В едно проучване Фрийдбърг и колеги наблюдават, че три, четири или пет сесии на rTMS към ляв AG са довели до подобни промени в RSFC, но тези автори не са оценили промените в паметта [60].

В проучване с подобен дизайн, но противоречиви констатации, Hendrikse и колегите съобщават за откриване на незначителна когнитивна полза след четири rTMS сесии [52]. За да се проучи потенциален минимален праг, беше проведено проучване за установяване на дозата от Фрийдберг и колеги.

Тези автори съобщават, че са необходими минимум 5 rTMS сесии за надеждна, статистически значима промяна в хипокампалния-AG RSFC [51]. Въпреки че тези проучвания показват, че минимален брой rTMS сесии може да са необходими за получаване на надеждни ефекти, Хермилър и колеги също съобщават, че единична сесия на cTBS rTMS е достатъчна за предизвикване на сравними промени в RSFC [53].

Докато проучванията на 20 Hz rTMS предполагат, че може да са необходими три до пет сесии за генериране на надеждни RSFC промени, скорошното проучване на cTBS, за което се съобщава, че изисква само една сесия, е интригуващо.

Изглежда възможно различни честоти на стимулация или различни набори от параметри на стимулация да изискват уникален брой минимални rTMS сесии, за да бъдат наблюдавани значителни промени. Бъдещите изследвания, изследващи тази възможност, са оправдани.

Right AG също е бил насочен към rTMS. В едно проучване Tambini и колеги приложиха cTBS rTMS към дясна AG [61]. След това се наблюдава значително когнитивно подобрение и съчетано с промени в RSFC.

За съжаление, това беше единственото проучване, насочено към правилния АГ, и допълнителни изследвания на правилния АГ rTMS при здрави индивиди са оправдани.

For more information:1950477648nn@gmail.com