Транскраниалната стимулация с постоянен ток (tDCS) над интрапариеталната бразда не влияе върху производителността на работната памет, част 1

АБСТРАКТ

Докладвани са смесени резултати от въздействието на транскраниалната стимулация с постоянен ток (tDCS) върху работната памет.

През последните години, с непрекъснатото развитие на медицинската технология, транскраниалната стимулация с постоянен ток постепенно се превърна в обещаващ метод на лечение. Приложенията му обхващат много области, като депресия, тревожност, болест на Паркинсон и т.н. Това, което тази статия ще изследва, е връзката му с паметта.

Първо, транскраниалната стимулация с постоянен ток може да насърчи подобряването на паметта. Някои резултати от изследвания показват, че транскраниалната стимулация с постоянен ток може да повлияе положително на паметта чрез повишаване на активността в хипокампуса. В експеримента паметта на субектите се подобрява значително след многократни стимулации. Този резултат има определено референтно значение за клиничното лечение.

Второ, транскраниалната стимулация с постоянен ток може да се приложи за рехабилитация на паметта. При някои пациенти, които са претърпели травма, като мозъчна травма, инсулт и др., това може да причини загуба на паметта и да повлияе на нормалния живот и работа. Лечението с транскраниална стимулация с постоянен ток може да насърчи регенерацията на увредените неврони, като по този начин подобрява функцията на увредената област и подобрява паметта на пациента.

И накрая, транскраниалната стимулация с постоянен ток може да разшири резервния капацитет на паметта. Въпреки че резервът на паметта на всеки е различен, транскраниалната стимулация с постоянен ток може да активира невроните в мозъка и да увеличи капацитета на резерва на паметта. Това ни позволява да имаме повече способност за обработка и капацитет за позната и нова информация в последващо обучение и живот.

В обобщение, връзката между транскраниалната стимулация с постоянен ток и паметта има важни последици. Независимо дали става въпрос за подобряване на паметта, рехабилитация или разширяване на капацитета, той има широки перспективи за приложение и осъществимост и има положителна роля в насърчаването на живота и работата на хората. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал, който има много уникални ефекти, един от които е да подобрява паметта. Ефикасността на Cistanche deserticola идва от многото активни съставки, които съдържа, включително танинова киселина, полизахариди, флавоноидни гликозиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка чрез различни пътища.

Щракнете върху познайте 10 начина за подобряване на паметта

Противно на предишни проучвания, които се фокусираха главно върху стимулиране на дорзолатералния префронтален кортекс, ние модулирахме лявата интрапариетална сулкусна област (IPS), за която се счита, че поддържа аспектите на контрол на вниманието на работната памет.

Използвайки експериментален дизайн в рамките на участниците, участниците изпълниха три различни условия: анодна стимулация на IPS, катодна стимулация на IPS и фиктивна стимулация на IPS. Бяха администрирани задачи както за визуална, така и за вербална работна памет.

Във визуалната задача участниците трябваше да запомнят случаен набор от цветни фигури. В словесната задача участниците трябваше да запомнят поредица от букви. Натоварването на работната памет беше манипулирано и в двете задачи (шест цифри/букви срещу две цифри/букви).

Не са открити значителни разлики в точността или времето за реакция между анодните, катодните и фалшивите условия. Бейсовият анализ подкрепи доказателства за липса на ефект.

Резултатите от предИзпратеното проучване добавя към нарастващото количество противоречиви доказателства относно модулиращите ефекти на еднократната сесия tDCS върху производителността на работната памет.

ВЪВЕДЕНИЕ

Работната памет (WM) включва няколко когнитивни процеса, които ни позволяват да поддържаме активно ограничено количество информация за кратък период от време. Това е решаваща способност за вземане на решения и разсъждения (Diamond, 2013).

Капацитетът на WM започва да намалява относително рано в зряла възраст (Park et al, 2002) и често се уврежда след мозъчно увреждане (Dunning, Westage, & Adam, 2016), в контекста на разстройства на развитието и психиатрични разстройства (Kofler et al, 2018; Barch & Ceaser, 2012 ) или в резултат на стрес (Kim, Woo, & Woo, 2017).

Поради това много проучвания се опитват да определят дали капацитетът на WM може да бъде обучен или подобрен, с много променливи степени на успех по отношение както на поведенческите, така и на техниките за невронна стимулация (Melby-Lervag & Hulme, 2013; Soveri et al, 2016).

Една от техниките за невронна стимулация, която често се използва, е транскраниална стимулация с постоянен ток (tDCS). tDCS се състои от прилагане на два гъбести електрода, напоени с физиологичен разтвор, към главата, през които се пропуска слаб ток (0.5–2 mA).

След няколко минути стимулация, спонтанната невроактивност в областите на кората, лежащи под зоните на стимулация, е или подобрена (анодна стимулация), или инхибирана (катодна стимулация) (Nitsche & Paulus, 2000).

Анодната стимулация се използва най-вече за повишаване на поведенческата ефективност, докато катодната стимулация се използва за нейното увреждане. Доказано е, че ефектите на стимулацията продължават за кратко време дори след спиране на стимулацията (Kuo et al, 2013).

tDCS И WM

През последните петнадесет години много проучвания се опитаха да използват DCS за подобряване на WM. Редица от тези проучвания съобщават за положителни ефекти.

Първото проучване на Marshall, Mölle, Siebner и Born (2005) прилага анодна и катодна tDCS двустранно върху дорзолатералния префронтален кортекс (DLPFC), докато участниците изпълняват модифицирана задача на Sternberg.

Стимулирането се извършва периодично (15 секунди включено/15 секунди изключено) за 15 минути при ниска сила на тока от 260 µA. Авторите откриват увеличение на времето за реакция както за анодна, така и за катодна стимулация в сравнение с sham, което предполага, че tDCS влияе върху невронната обработка на селекцията и подготовката на отговора.

Скоро след това Fregniet al. (2005) показаха, че анодната стимулация на левия DLPFC по време на задача с три задна част води до повишаване на производителността по отношение на точността в сравнение с фиктивната стимулация, докато катодната стимулация на DLPFC и анодната стимулация на първичния моторен кортекс не показват разлики.

Оттогава някои проучвания възпроизвеждат тези констатации (Katsoulaki, Kastrinis, & Tsekoura, 2017 за преглед), докато други не успяват да докладват никакви значими ефекти на tDCS върху производителността на WM (Robison, McGuirk, & Unsworth, 2017; Wang, Wen, & Li, 2018 ). По-конкретно, в проучване, състоящо се от четири тренировъчни сесии, съчетани с anodaltDCS върху DLPFC, Ruf, Fallgatter и Plewnia (2017) показаха значително подобрение в производителността на WM при N-back задача.

Нещо повече, това подобрение изглежда може да се прехвърли на подобни, необучени задачи и да бъде дълготрайно, тъй като ефектът все още може да бъде обективиран девет месеца след обучението.

Подобни резултати са получени и от Au и колеги (2016), показващи, че печалбите, свързани с DCS, продължават няколко месеца след седем тренировъчни сесии.

В допълнение, Богданов и Швабе (2016) показаха, че анодалният tDCS над DLPFC може също значително да намали разрушителния ефект на стресовата WM, а Brunyé, Moran, Holmes, Mahoney и Taylor (2017) показаха, че анодният tDCS на десния вертенообразен гирус може да увеличи WM производителност за разпознаване на лица, но не и за обекти без лице (къщи).

От друга страна, доста проучвания не разкриха значителен ефект на tDCS върху WM.

Например, Nikolin, Martin, Loo и Boonstra (2018) сравняват пет групи от двадесет субекта, стимулирани с пет различни интензитета (2 mA, 1 mA, 0.034 mA , 0,016 mA и 0 mA) на DLPFC и не откри разлики в производителността между групите във визуална 3-back WM задача. По същия начин Robison и колеги (2017) съобщават, че стимулирането на префронталния кортекс и задния париетален кортекс не е довело до значителни разлики в работата на WM.

По същия начин Nilsson, Lebedev, Rydström и Lövdén (2017) не наблюдават значителни разлики след двадесет сесии на поведенческо WM обучение, съчетано с anodaltDCS на DLPFC. Като цяло, най-новите мета-анализи показват липсата на надеждни доказателства за свързано с tDCS подобрение на WM (Horvath, Forte, & Carter, 2015; Medina & Cason, 2017) или те посочват само много малки ефекти (Hill, Fitzgerald, & Hoy, 2016; Mancuso, Ilieva, Hamilton, & Farah, 2016).

Horvath и колеги (2015) обединиха всички измервания на когнитивните резултати, публикувани в литературата, и проучиха здрави възрастни популации от най-малко две различни изследователски групи. Те проведоха 59 различни анализа и нито един от тях не показа значителен ефект от tDCSстимулацията.

Манкузо и колеги (2016) съсредоточиха своя мета-анализ върху проучвания, оценяващи ефектите от анодната стимулация на десния и левия DLPFC и десния париетален лоб, както и на левия DLPFC, съчетан с WM обучение.

Единственият значителен (макар и малък) резултат, докладван от техния мета-анализ, беше подобрение в производителността на WM след лявата DLPFC стимулация, съчетана с обучение на WM. Хил и колеги (2016) изследваха ефектите на анодния tDCS върху различни WM задачи и откриха малък, но значителен ефект върху времето за реакция (както и тенденция за точност) за офлайн DCS.

Не са намерени ефекти за онлайн tDCS. Medinaand Cason (2017) използва мета-аналитичен инструмент, разработен от Simonsohn и колеги (2014), за да изследва разпределението на публикуваните p-стойности като функция на очакваните разпределения според различни размери на ефекта в проучванията, които Mancuso и колеги (2016) изследват. Чрез провеждането на този анализ на p-кривата те не откриха доказателства, че tDCS проучванията са свързани със значими ефекти.

АЛТЕРНАТИВНИ ПОДХОДИ НА tDCS НА WM

Могат да се направят две заключения в светлината на прегледаната досега литература: Или ефектите на tDCS върху WM са много малки (или несъществуващи) и следователно трудни за получаване и възпроизвеждане, или tDCS има ефект, но зависи от специфичната стимулация и параметрите на задачата които в момента са неизвестни.

Настоящото проучване имаше за цел да проучи втората възможност, като използва теоретично и емпирично информиран подход за стимулиране на WM, базиран на последните развития в нашите познания за когнитивните и невронни процеси, поддържащи както вербалния, така и визуално-пространствения WM.

Настоящите теории за WM поставят силен акцент върху ролята, която играе вниманието. В своята интегрирана рамка на WM и вниманието Cowan (1995) счита, че съществен компонент на WM е фокусът и контролът на вниманието; тези два компонента позволяват да се поддържа съдържанието на паметта в активно състояние и се счита, че определят, поне частично, капацитета на WM.

Описани са няколко други модела на WM, придаващи централна роля на вниманието в представянето на WM (Barrouillet, Bernardin, & Camos, 2004; Kane & Engle, 2004). Ролята на процесите на внимание в WM се подкрепя от емпирични доказателства като участието на двама добре известни мрежи за внимание, когато участниците изпълняват WM задачи.

Вниманието зависи от поне две антагонистични мрежи в мозъка, дорзалната мрежа за внимание и вентралната мрежа за внимание (Corbetta & Shulman, 2002; Vossel, Geng, & Fink, 2014).

Мрежата за гръбно внимание контролира доброволното насочване на вниманието отгоре надолу към обекти или места, докато вентралната мрежа за внимание контролира пренасочването на вниманието към сензорна стимулация, провокирана от неочаквани стимули без наблюдение (внимание отдолу нагоре).

Дорзалната мрежа се състои от интрапариеталната бразда (IPS) и фронталните очни полета (FEF) на всяко полукълбо, докато темпоропариеталната връзка (TPJ) и вентралната фронтална кора (VFC) са основните области на вентралната мрежа.

Доказано е, че тези две мрежи се намесват и в WM задачи, и това по зависим от натоварването и антагонистичен начин както за вербални, така и за визуални WM задачи. Мрежата за дорзално внимание показва повишена активност в рамките на нарастващо WM натоварване, докато вентралната мрежа за внимание показва зависимо от WM натоварване намаление на активността (Majerus et al., 2010, 2012, 2016; Todd & Marois, 2004; Todd, Fougnie, & Marois., 2005; Xu & Чун, 2006).

Като се има предвид централната роля на дорзалната мрежа за внимание, центрирана върху лявата IPS в задачите на WM, настоящото tDCSstudy се фокусира върху модулаторните ефекти на лявата IPSстимулация върху вербалното и визуалното представяне на WM.

Някои предишни проучвания на tDCS вече са фокусирани върху стимулирането на IPS и са докладвали положителни резултати, макар и не директно в контекста на WM. Например, двустранното стимулиране на IPS индуцира по-добро представяне при умствено добавяне, но не и при задача на Stroop (Klein et al., 2013; Artemenko, Moeller, Huber, & Klein, 2015), докато стимулацията над левия IPS индуцира по-добро последващо разпознаване памет в вербални задачи за епизодична памет (Jacobson, Goren, Lavidor, & Levy, 2012).

Доказано е също, че анодното стимулиране над десния IPS подобрява ефективността на проследяване на обекти при условия на високо натоварване, но не и при условия на ниско натоварване, което е в съответствие с ефекта на натоварването на паметта върху активността на IPS (Blumberg, Peterson, & Parasuraman, 2015).

IВ допълнение, стимулацията над десния IPS повлия на представянето в задача за визуално внимание (Moos, Vossel, Weidner, Sparing, & Fink, 2012). Въпреки това, скорошно проучване на tDCS от Nikolin, Lauf, Loo и Martin (2019) показа незначителен ефект след лява IPS стимулация при n-backWM задача.

Трябва обаче да се отбележи, че те наблюдават умерени размери на ефекта върху WM задачи (напр. 0.38 за 3-задната задача) и авторите твърдят, че липсата на значимост може да е резултат от високата междуиндивидуална променливост в представянето.

Настоящото проучване има за цел да разшири тези новопоявили се констатации, като определи дали е възможно да се увеличи и също така да се намали производителността в WM задача чрез модулиране на IPS активността, свързана с гръбната мрежа за внимание.

В съответствие с предишните резултати, ние предполагаме, че анодното стимулиране на левия IPS би подобрило дорзалната мрежа за внимание и би довело до повишаване на производителността на WM, но само при условия на високо WM натоварване.

Обратно, ние приемаме, че катодната стимулация на левия IPS би инхибирала дорзалната мрежа за внимание и би довела до понижена производителност на WM за състоянието на високо WM натоварване. tDC Ефекти не се очакват при ниско натоварване на WM, тъй като това условие е свързано с висок процент на успех и не тласка WM капацитета до неговия предел.

Ще използваме байесовската статистика, за да определим количествено доказателствата както за, така и против съществуването на ефект.

For more information:1950477648nn@gmail.com