Zacielenie na frontoparietálnu sieť pomocou bifokálnej transkraniálnej stimulácie striedavým prúdom počas vzdelávacej úlohy motorickej sekvencie u zdravých starších dospelých 3. časť

3.4. Reakčný čas

Boli sme schopní replikovať výsledky Violanteho a kolegov pre reakčný čas parametra s významným efektom stimulácie F(1, 47,10) ¼ 5,33, p ¼ .025, hp2 ¼ {{25 }}.1 (stredný efekt), ako aj efekt pre úroveň obtiažnosti F(1, 35,77) ¼ 44,61, p < .001 hp2 ¼ 0,55 (veľký efekt) a efekt interakcie F(1, 34,54) ¼ 4,83, p ¼ 0,035, hp2 ¼ 0,12 (stredný účinok). Post-hoc analýza s Tukeyho korekciou ukázala významný rozdiel medzi simulovanou a skutočnou stimuláciou počas úrovne obtiažnosti 2, t(42,1) ¼ 3,22, p ¼ 0,013, ale nie pre úroveň 1 t(42,6) ¼ 0,20, p ¼ 0,997.

Vzťah medzi simulovanou stimuláciou a pamäťou je veľmi zaujímavou oblasťou výskumu. Často počúvame, ako niektorí ľudia hovoria, že si môžu zlepšiť pamäť aplikovaním falošnej stimulácie a existujú vedecké štúdie, ktoré to potvrdzujú.

Falošná stimulácia označuje vizuálny alebo sluchový signál, ktorý v prostredí neexistuje, ale je umelo vytvorený. Ak si vezmeme ako príklad vizuálnu simulovanú stimuláciu, môžeme použiť blesk na vytvorenie náhleho svetla alebo rýchle zobrazenie niektorých obrázkov, ktoré ovplyvňujú pozornosť a pamäť ľudí. Podobne možno simulovanú sluchovú stimuláciu dosiahnuť prehraním určitého zvuku alebo rýchlou úpravou rôznych rečových klipov.

Niektoré nedávne štúdie ukázali, že falošná stimulácia môže aktivovať náš mozog a zlepšiť našu pamäť. Je to preto, že keď sme stimulovaní týmito signálmi, náš mozog automaticky vykoná nejaké spracovanie, ako napríklad pridanie týchto informácií do našej pracovnej pamäte alebo mobilizáciu našej dlhodobej pamäte. Samozrejme, tento efekt nie je dlhodobý a zvyčajne trvá len niekoľko minút. Ak však tieto signály použijeme správne, môžeme zlepšiť efektívnosť učenia a pamäte.

Treba si uvedomiť, že je veľmi dôležité rozumne využívať falošnú stimuláciu. Prílišné spoliehanie sa na stimuláciu môže viesť k nadmernej únave mozgu, ktorá ovplyvňuje naše učenie a pamäť. Navyše tento prístup nie je vhodný pre každého. Niektorí ľudia môžu pociťovať nežiaduce reakcie v dôsledku citlivosti na svetlo alebo zvuk a musia sa tejto metóde vyhnúť.

Rozumné používanie falošnej stimulácie skrátka môže zlepšiť našu pamäť, no treba dbať na striedmosť a vyhnúť sa prílišnému spoliehaniu sa na túto metódu. Zároveň musíme aj naďalej aktívne hľadať iné techniky učenia a pamäte, aby sme dosiahli lepšie výsledky. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche deserticola môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola je tradičný čínsky liečivý materiál, ktorý má mnoho jedinečných účinkov, jedným z nich je zlepšenie pamäte. Účinnosť mletého mäsa spočíva v rôznych aktívnych zložkách, ktoré obsahuje, vrátane kyselín, polysacharidov, flavonoidov atď. Tieto zložky môžu podporovať zdravie mozgu rôznymi spôsobmi.

Kliknite na spoznajte 10 spôsobov, ako zlepšiť pamäť

Obidva stavy vykazovali významné predĺženie reakčného času medzi úrovňou 1 a úrovňou 2, ktoré bolo výraznejšie v simulovanom stave t(36,4) ¼ 6,16, p <.001 ako v skutočnom stave t(36,4) ¼ 3,25, p ¼ .013 Pridanie 3-úrovne obtiažnosti do modelu neviedlo k žiadnemu účinku na stimuláciuF(1,78,24) ¼ 1,61, p ¼ 0,209, k významnému účinku na úroveň obtiažnosti F(2,67,65) ¼ 34,99, p < 0,001 a žiadny interakčný efekt F(2, 67,65) ¼ 0,75, p ¼ 0,478, pozri obr.

3.5. Parametre výkonu N-back (úspešné zásahy, falošné poplachy, presnosť)

Analýzy nepreukázali hlavný vplyv stimulácie na žiadny z týchto parametrov pre modely 2 a 3 úrovní obtiažnosti. Významný hlavný vplyv mala úroveň obtiažnosti. Naznačuje významný pokles výkonu so zvyšujúcou sa úrovňou n-back na všetkých parametroch. Nezistili sa žiadne účinky interakcie s ťažkosťami pri stimulácii. Štatistické výsledky nájdete v tabuľke 1.

3.6. Analýza špičkovej frekvencie

Počas meraní EEG boli získané údaje z 9 elektród počas vykonávania predzákladného merania úlohy N-back. Individuálna priemerná maximálna frekvencia 3 kombinovaných hladín N-back sa použila ako personalizovaná frekvencia thetastimulácie pre zvyšok štúdie. Výsledky celkovej priemernej špičkovej frekvencie ukázali priemer skupiny 4,5 (sd ¼ 0,28) s rozsahom medzi 4,1 a 5,4. Ďalšie podrobnosti nájdete v tabuľke 2.

3.7. Stimulačné pocity a oslepenie

Na základe rozhovoru o stimulačných pocitoch sa nevyskytli žiadne nepriaznivé účinky v dôsledku stimulácie tACS a boli hlásené len malé pocity tACS. Väčšina účastníkov odpovedala buď „žiadne“ alebo „mierne“. Okrem toho nebol žiadny významný rozdiel medzi stimulačnými a simulovanými podmienkami pre žiadny z vnímaných pocitov, pozri tabuľku 3.

Účastníci neboli schopní rozlíšiť medzi skutočnou a falošnou stimuláciou. Binomický test ukázal, že podiel správnych odpovedí počas relácie 1 bol 0,4, čo sa výrazne nelíšilo od úrovne pravdepodobnosti (0,5), p ¼ 0,503 . Pre reláciu 2 bol podiel správnych odpovedí 0,6, čo sa významne nelíšilo od náhody, p ¼ 0,503, pozri tabuľku 4.

4. Diskusia

Hlavným výsledkom tejto štúdie je, že personalizované, bifokálne, synchronizované tACS so správnou FPN môžu zvýšiť výkon počas SFTT s vysokým zaťažením WM u zdravých starších ľudí. Na rozdiel od toho táto intervenčná paradigma neovplyvnila výkon počas SFTT, ak bolo zaťaženie WM nízke. Tieto zistenia naznačujú, že účinnosť bifokálnych theta tACS aplikovaných synchrónne na DLPFC a PPC závisí od kognitívnych požiadaviek a základného kognitívneho stavu počas úlohy. Tento aspekt je ďalej podporený zisteniami, že tACS tiež zlepšil výkon úloh N-back špecifický pre úrovne obtiažnosti, ktoré boli dostatočne náročné.

4.1. Motorická úloha

Súčasné výsledky podporujú pohľad na kauzálny účinok synchronizovaných bifokálnych oscilácií frekvencie theta aplikovaných na pravú FPN na vykonávanie úlohy učenia motorickej sekvencie.

Korelatívny dôkaz aktivácie FPN počas úloh poklepania prstom bol už skôr preukázaný pomocou neurozobrazovania (62,63). Metaanalýza Witta a kolektívu (2008) ukázala, že úlohy spojené s poklepávaním prstom pri vizuálnom alebo vlastnom tempe vyvolávajú zhodu v pravom DLPFC a pravom dolnom parietálnom kortexe [63]. Podľa našich najlepších vedomostí to však bola prvýkrát bol FPN použitý ako cieľ pre paradigmu tACS so zámerom zlepšiť MSL.

Tu sa nám podarilo preukázať zlepšenie výkonu a náznak možného zlepšenia tréningových efektov týmto prístupom, ale výlučne pre stav SFTT s vysokou WM záťažou (zapamätaný stav). Preto účinnosť súčasnej riadenej stimulačnej paradigmy na motorické správanie bola závislá od množstva zaťaženia WM počas úlohy. To je v súlade so štúdiou Violante a kolegov (2017), ktorá ukázala, že theta tACS k pravej FPN zlepšili výkon pri úlohe WM, ale iba pri úlohe s vyšším zaťažením WM [24]. To by sa dalo vysvetliť skutočnosťou, že FPN vykazuje väčšiu koherenciu v rozsahu theta počas úloh WM s vysokým zaťažením WM [64]. S použitím tACS sa navrhuje, aby bolo možné exogénne zvýšiť koherenciu strhávaním kortikálnej oscilácie medzi vzdialenými oblasťami [20]. Aj keď sme neoverili súdržnosť siete s použitím EEG alebo iných neuroimagingových opatrení, predpokladáme, že exogénne indukované oscilácie theta mohli zosilniť prebiehajúcu fyziologickú oscilačnú aktivitu zapojenú do spracovania WM, čo zase podporilo výkon a proces získavania motorickej úlohy s vysokou WM. záťaž, ale nie s nízkou záťažou WM.

Ďalším možným vysvetlením je, že zapojenie FPN súvisí s konkrétnym podprocesom WM. WM možno zhruba rozdeliť na tri podprocesy: kódovanie, údržba a získavanie [65]. Nezapamätaný stav SFTT vyžadoval, aby sa účastníci naučili sekvenciu pri vykonávaní pohybov, ktoré spadajú do fázy kódovania. Počas zapamätaného stavu SFTT museli účastníci pri vykonávaní pohybov zachovať a získať predtým naučenú sekvenciu. Nedávna metaanalýza ukázala, že počas prechodu z kódovania na fázy údržby a získavania sa zapojenie FPN postupne zvyšuje. Preto možno predpokladať, že zapamätaný stav SFTT viac profituje z FPN ako cieľa, zatiaľ čo nezapamätaný stav SFTT profituje viac zo stimulácie iných oblastí mozgu. Fáza akvizície sa napríklad vo veľkej miere opiera o dorzálnu sieť pozornosti, ktorá zahŕňa predovšetkým frontálne očné polia a intraparietálne sulci [65,66]. Štúdie navyše preukázali vysoké zapojenie M1 počas skorých štádií učenia, s redukciou aktivity na základnú líniu, keď sa sekvencia stane explicitne známou [67,68].

Zapojenie frontálnych a parietálnych oblastí počas MSL bolo dobre preukázané, avšak ich presná funkčná úloha nie je jasná [67,69e71]. MSL možno rozdeliť do troch rôznych fáz učenia: 1. fáza pre získanie, 2. fáza pre konsolidáciu a fáza 3 pre udržanie. Fáza skorého učenia sa viac spolieha na kognitívne procesy, ako je WM, pričom sa prejavuje aktivácia v prefrontálnom kortexe a parietálnych oblastiach [72e74]. V tejto štúdii je účinnosť zacielenia FPN na zvýšenie výkonu na úlohe MSL s najväčšou pravdepodobnosťou špecifická pre zaťaženie WM. Štúdie, ktoré sa zamerali na procesy WM, zistili, že FPN je spojená s udržiavaním a manipuláciou s informáciami, keď sú oscilácie theta medzi týmito dvoma oblasťami mozgu synchronizované [25,64]. To by mohlo vysvetliť, prečo sa výkon v úlohe sekvencie motora zlepšil iba počas úlohy s vysokým zaťažením WM, kde účastníci museli vykonať sekvenciu z pamäte.

Okrem toho sa presnosť aj rýchlosť výrazne zlepšili v zapamätaných podmienkach v dôsledku stimulácie tACS. Skutočná stimulácia však vyvolala prudký nárast presnosti, zatiaľ čo simulovaná skupina sa zlepšovala postupne. Podobné výsledky sa ukázali v štúdii porovnávajúcej skutočnú a simulovanú anodickú transkraniálnu stimuláciu jednosmerným prúdom (DCS) aplikovanú na M1 na SFTT. Porovnávali sa rôzne vekové skupiny a starší dospelí vykazovali prudký nárast presnosti v skupine s reálnou stimuláciou a postupný nárast v skupine s falošnou stimuláciou [75]. Tvrdia, že aktívna stimulácia M1 uľahčila kódovanie a ukladanie sekvencie do pamäte. V súčasnej štúdii bol stimulačným cieľom FPN a bol účinný v zapamätanom stave, keď už boli sekvencie naučené. Tento výsledok by mohol byť riadený zvýšenou schopnosťou udržiavať a získavať predtým naučenú sekvenciu v dôsledku synchronizácie oscilácií theta vo FPN [65].

Cieľom tejto štúdie bolo rozšíriť predchádzajúce štúdie, ktoré sa zamerali na FPN s bifokálnymi theta tACS, aby sa zlepšil výkon WM[24,25,76,77] pomocou podobného nastavenia na štúdium účinku na MSL. Toto bolo prvýkrát, čo obe DLPFC a PPC boli cielené s použitím bifokálnych theta tACS počas úlohy učenia motorickej sekvencie. Hlavným cieľom bolo zamerať sa na FPN ako na sieť, ktorá sa ukázala ako dôležitá pre WM a preukázala aktiváciu počas MSL [18,24e29,76,77]. Aj keď sme boli schopní preukázať, že bifokálny tACS na FPN bol účinný pri umývaní s WM záťažou, nemôžeme vylúčiť, že tento účinok mohol byť vyvolaný monofokálnou stimuláciou buď DLPFC alebo PPC. Táto štúdia nemala v úmysle porovnať účinnosť monofokálneho thetatACS s bifokálnym theta tACS na MSL. Avšak na základe pozitívnych účinkov zacielenia na tieto oblasti pomocou bifokálnych theta tACS na výkon úlohy MSL je potrebný ďalší výskum na definovanie presných pracovných mechanizmov a na samostatné určenie účinkov monofokálnej stimulácie na jednu z dvoch oblastí. Vzhľadom na nedostatok komparatívnych štúdií nemožno urobiť žiadne konečné presvedčivé vyhlásenie o priaznivých účinkoch bifokálnej stimulácie FPN presahujúcej jednu z cieľových oblastí mozgu. Ďalšie nadchádzajúce štúdie budú musieť túto otvorenú otázku podrobne riešiť.

4.2. Personalizované tACS

Táto štúdia použila personalizovanú stimuláciu tACS v thetarange na MSL a kognitívne funkcie. Tento prístup bol založený na štúdii Reinharta a Nguyena (2019), ktorí ukázali priaznivé účinky personalizovaného frontotemporálneho theta tACS v porovnaní so štandardným theta tACS na WM úlohu u zdravých starších dospelých [57]. Jednotlivé vrcholové frekvencie boli merané, zatiaľ čo účastníci vykonávali N-back úlohu na určenie individuálnej stimulačnej frekvencie, hoci porovnanie medzi personalizovanými a štandardnými thetawami nie je v rozsahu tejto štúdie. Predpokladáme, že individualizácia stimulačných paradigiem môže byť dôležitá kvôli efektívnejšej špičkovej frekvencii, ako navrhujú napr. Reinhart a Nguyen, ale aj na základe rozdielnych funkčných účinkov nízkych frekvencií theta (4e4,5 Hz) v porovnaní s vysokými frekvenciami theta (7 Hz) na Výkon WM [78e80]. Konkrétnejšie, 4 Hz tACS do pravej parietálnej kôry zlepšilo kapacitu WM, zatiaľ čo 7 Hz tACS znížilo kapacitu WM u zdravých mladých dospelých [78e80]. Jones et al. porovnali bifokálne 7 Hz tACS s 4,5 Hz tACS aplikované na FPN a našli pozitívne účinky pre 4,5 Hz, ale nie 7 Hz stimuláciu na výkon WM [79]. Existujú však aj správy, ktoré nepreukázali účinky personalizácie, ako napríklad v súčasnej štúdii TMS [81].
Priemerná stimulačná frekvencia v tejto štúdii bola 4,5 Hz, čo zodpovedá vyššie uvedeným nízkym theta frekvenciám relevantným pre WM. Keďže porovnanie medzi personalizovaným a štandardným (nepersonalizovaným) theta tACS nebolo v rozsahu tejto štúdie, nemôžeme vyvodiť žiadny záver o tom, či je personalizácia v tejto štúdii efektívnejšia ako nepersonalizovaný bifokaltACS v rozsahu theta, čo je zaujímavá otázka. ktoré je potrebné riešiť v nadchádzajúcich štúdiách.

4.3. N-back úloha

Dôvod použitia úlohy N-back bol dvojaký. V prvom rade ako spôsob merania individuálnej theta frekvencie pri vykonávaní úlohy WM. Po druhé, použil sa ako dodatočný kontrolný experiment na overenie, že stimulácia bola skutočne nasmerovaná na FPN a moduluje kľúčovú funkciu spracovanú FPN. Behaviorálne výsledky úlohy WM podporujú názor, že pripojenie ACS k FPN zvyšuje výkon WM [24,25]. Keďže neexistovali žiadne neuroimagingové údaje, ktoré by potvrdili, že FPN bola skutočne zameraná, rozdiel v správaní vo výkone WM poskytuje korelačné dôkazy.

V tejto štúdii by sme mohli replikovať pozorovania Violanteet al. ukazujú, že exogénna synchronizácia kortikálnych oscilácií v rozsahu theta zlepšila výkon WM, keď boli kognitívne požiadavky stredne vysoké (2-zadná úroveň) [24]. Výsledky sme rozšírili tak, že sme ukázali, že to bolo možné použiť iba na 2-späť a nie na náročnejšiu 3-úroveň späť. Zdá sa, že účinnosť stimulačnej paradigmy sleduje vzťah v tvare obráteného U k náročnosti úlohy. Súčasná študijná kohorta boli zdraví starší dospelí. Hoci v súčasnosti nie je jasné, či by mladí dospelí mali stále úžitok z oscilačnej synchronizácie počas 3-úlohy chrbta, dalo by sa špekulovať, že obrátený tvar s vrcholom v 2-úlohe chrbta súvisí s vekom.

Štúdie, ktoré porovnávali výkon v úlohách WM medzi mladými a zdravými staršími dospelými, ukázali zníženie výkonu súvisiace s vekom, najmä pri úlohách s vysokými kognitívnymi požiadavkami (82,83). V reakcii na vysoké zaťaženie WM starší dospelí vykazujú relatívnu hypoaktiváciu vo fronto-parietálnych oblastiach v porovnaní s mladými dospelými (82, 84). "Hypotéza využitia nervových obvodov súvisiacej s kompenzáciou" poskytuje rámec pre tento jav; hyperaktivácie súvisiace s vekom sú pozorované pri úlohách s nízkou záťažou WM v dôsledku zníženej neurálnej účinnosti, s hypoaktiváciou pri úlohách s vysokou záťažou WM v dôsledku zníženej neurálnej kapacity [85]. To ukazuje, že starší dospelí používajú kompenzačné mechanizmy už pri úlohách s nízkou záťažou WM (1-späť), a preto nie sú schopní získavať potrebné nervové zdroje počas úloh s vysokou záťažou WM (3-späť)[82,83].

Heinzel a kolegovia predpokladali, že zmena v neuronálnej aktivite je spôsobená znížením väzby FPN; ukázali, že fronto-parietálna konektivita sa znížila u starších dospelých počas2-chrbáta a ešte viac počas 3-úloh na chrbát [73,86]. To by mohlo naznačovať, že rozdiel v účinnosti stimulácie medzi2-zadnými a 3-zadnými úlohami súvisí so stupňom nedostatočného prepojenia FPN v rámci týchto úloh a že intervenčný prístup s tACS mohol tieto mechanizmy dostatočne kompenzovať pre 2-úlohu späť, ale už nie pre 3-spätnú úlohu. Nedostatok zlepšenia počas 1-stavu chrbta môže naznačovať, že prirodzené kompenzačné mechanizmy nie sú citlivé na účinky tejto stimulačnej paradigmy. To poukazuje na špecifickú účinnosť, ktorá závisí od stavu mozgu spôsobeného množstvom záťaže WM.

Výsledky úlohy N-back ukázali špecifický vplyv na reakčné časy, a nie na rýchlosť zásahu, falošné poplachy a presnosť. Tieto zistenia sú podobné predchádzajúcim štúdiám Polania et al. (2012), Violante a kol. (2017) a Alekseichuk a kol. (2017), ktorý použil thetatACS na zacielenie na FPN. Synchronizovaný tACS skrátil reakčné časy [24,25], zatiaľ čo desynchronizovaný tACS zvýšil reakčný čas na vizuálnu WM úlohu [25,76]. Presný dôvod účinku na reakčné časy, ale nie na iné parametre, zostáva nejasný. Violante et al. ukázali vzťah medzi zvýšenou parietálnou aktiváciou BOLD a zníženým reakčným časom [24]. Dôkazy naznačujú kritickú úlohu parietálnej oblasti pri udržiavaní WM [87]. Preto Violante et al. naznačujú, že zvýšenie neurálnej aktivácie v parietálnych oblastiach mohlo interagovať s mechanizmami súvisiacimi s reakčnými časmi [24]. Avšak Alekseichuk a spol. tvrdia, že zlepšené reakčné časy súvisia so sieťou, pretože zistili zvýšené reakčné časy po desynchronizácii prefrontálnych oblastí z parietálnych oblastí [76]. Tvrdia, že je to spôsobené poklesom príjmu informácií, čo sa odráža v pretrvávajúcej desynchronizácii theta rytmu v kôre [76]. Hoci sa zdá, že výsledky poukazujú na špecifické účinky synchronizovaných theta tACS na reakčné časy, presné mechanizmy zostávajú nejasné. Na rozlúštenie presných fyziologických mechanizmov odpovedí počas úloh WM je potrebná ďalšia analýza.

4.4. Budúce kroky

Táto štúdia bola dôkazom princípu štúdie na preskúmanie zapojenia FPN do motorického sekvenčného učenia. Táto štúdia má niekoľko obmedzení, o ktorých sa diskutuje pomocou návrhov pre budúce štúdie. Po prvé, súčasné údaje naznačujú jasný vplyv intervenčného prístupu počas úlohy na výkon správania, nie je však jasné, či to ovplyvňuje učenie. Neexistovala žiadna jasná štatistická interakcia medzi stavom a blokmi, ktorá by odôvodňovala silný efekt učenia, aj keď pravdepodobne existujú náznaky potenciálneho dodatočného efektu na učenie pomocou zmien v priebehu presnosti a trendu k rozdielu pre celkové učenie na konci tréningu. Táto dôležitá otvorená otázka musí byť podrobne riešená v nadchádzajúcich štúdiách s intenzívnejším tréningom (napr. dlhšie tréningy, viacnásobné tréningy). Navyše, následné stretnutia zlepšia naše pochopenie konsolidácie a možného zachovania zlepšenia správania. Motorické učenie zahŕňa viacero procesov, ako je online a offline učenie. Online vzdelávanie je zlepšenie počas nácviku úlohy; offline učenie sa deje po tréningu a je dôležitou súčasťou konsolidácie naučeného správania [67,88e90].

Viacnásobné sedenia nám umožnia preskúmať, či zlepšenie pokračuje s viacerými školeniami, či má rozdielny vplyv na online a offline učenie (alebo iba na výkon) a či sa udrží počas dlhších období. Po druhé, v súčasnosti nemôžeme dospieť k záveru, či je prispôsobenie frekvencie stimulácie prospešné v porovnaní s štandardizovaná frekvencia (napr. 6 Hz) pre stimuláciu v tejto štúdii [23e25]. Tento aspekt presahoval rámec tejto štúdie a musí sa venovať pozornosť v nadchádzajúcich štúdiách. Porovnanie štandardizovanej a personalizovanej stimulačnej paradigmy potom poskytne presvedčivejšie výsledky o dôležitosti personalizácie na endogénnu oscilačnú aktivitu v rámci tejto úlohy. Nakoniec, aby sa prístup ešte viac prispôsobil, budúce štúdie by mali prispôsobiť umiestnenie elektród v individuálnom mozgu na základe simulácií.

V súčasnej štúdii bolo umiestnenie elektród definované štandardizovanými miestami s použitím EEG uzáveru so systémom 10/20. Použili sme koncentrické elektródy a každá montáž pozostávala z malej kruhovej strednej elektródy obklopenej väčšou spätnou elektródou. Ukázalo sa, že toto nastavenie zlepšuje ohniskovú vzdialenosť v porovnaní s inými elektródami, ako sú 5 5 cm obdĺžnikové elektródy alebo nastavenia kruhových elektród so spätnou elektródou v samostatnej oblasti [91]. Simuláciu rozloženia elektrického poľa nájdete na obr. 2B. Toto vylepšené zariadenie zdôrazňuje dôležitosť presnosti umiestnenia elektród, pretože stimulácia je najúčinnejšia v blízkosti stredu elektród [92].

V súčasnosti používaná technika založená na 10-20-elektródovom systéme bola široko používaná v štúdiách NIBS [93]. Ide však o štandardizovaný systém umiestnenia elektród založený na anatomických orientačných bodoch, ktoré sa môžu medzi účastníkmi líšiť [94]. Nedávna štúdia autorov Scrivener a Reader porovnávala polohy umiestnení elektród s použitím EEG čiapky s MRI snímkami tých istých účastníkov. Zistili, že umiestnenia elektród sa odchyľovali od skutočných kortikálnych umiestnení s najmenšou SD 4,35 mm v predných oblastiach a najväčšou SD 6,25 mm v okcipitálnej a parietálnej oblasti (95). Je nepravdepodobné, že by tieto odchýlky viedli k nejakým odchýlkam v správaní v dôsledku ohniskosti stimulácie. Ukazuje však, že existuje priestor na zlepšenie, pokiaľ ide o presnú definíciu cieľových umiestnení a konzistentnosť umiestnenia elektród. Spôsobom, ako zlepšiť presnosť, je použitie neuronavigačných techník riadených štrukturálnym neuroimagingom alebo použitím funkčnej MRI na určenie presných cieľových miest pre stimuláciu (93).

5. Záver

Záverom možno povedať, že v tejto štúdii sme dokázali preukázať príčinnú súvislosť medzi stimuláciou FPN a zlepšeniami úlohy anMSL. Okrem toho sme boli schopní preukázať výraznú účinnosť synchronizácie FPN pre motorické úlohy s nízkym a vysokým zaťažením WM, čo viedlo k zlepšenému výkonu pri motorickej úlohe s vysokým zaťažením WM, ale bez stimulačných účinkov na úlohu motora s nízkym zaťažením WM. Napriek jasnému vplyvu na úroveň výkonu sa nezistil žiadny jasný vplyv, pravdepodobne náznak, na zlepšenie motorického učenia, čo je aspekt, ktorý je potrebné podrobne riešiť v nadchádzajúcich štúdiách. Mechanizmy účinku poukazujú na účinok stimulácie na zlepšenú schopnosť udržiavať a vykonávať sekvencie. Súčasné poznatky o používaní tACS na zacielenie na frontálne a parietálne oblasti na zlepšenie MSL sú obmedzené. Tieto výsledky však naznačujú, že zacielenie FPN ako siete pomocou personalizovanej bifokálnej oscilačnej stimulácie je sľubným prístupom. Okrem toho táto štúdia ukázala, že theta tACS aplikovaný na FPN zlepšil výkon WM. To odhaľuje dôležitú súhru medzi motorickou a kognitívnou doménou, ktorá na ňu poukazuje ako na sľubný cieľ pre intervenčné stratégie založené na NIBS. Aby to však bolo úspešné, je kriticky dôležité, že takýto prístup môže byť účinný len vtedy, keď je kognitívna záťaž príslušnej úlohy výrazne vysoká, ako tu demonštruje záťaž WM.

Súhrnne povedané, personalizovaný organizovaný bifokálny tACS aplikovaný na FPN zlepšil výkon pri úlohe MSL. To by mohlo ponúknuť sľubnú stratégiu na zlepšenie motorických zručností a motorického učenia u zdravých starších dospelých a neurologických pacientov, ktorí vykazujú deficity inmotorickej výkonnosti a/alebo motorického učenia.

Financovanie

Tento projekt podporila Nadácia Defitech (Morges, CH) a #2017-205 'Personalized Health and RelatedTechnologies (PHRT-205)' z domény ETH.

Kreditné vyhlásenie o autorskom príspevku

LR Draaisma: Konceptualizácia, Návrh experimentu, Metodológia, Validácia, Získavanie dát, Formálna analýza, Napísanie pôvodného návrhu, Písanie a úprava, Vizualizácia, Administrácia projektu. MJ Wessel: Konceptualizácia, administrácia projektu, písanie e recenzií a editovanie. M. Moyne: Validácia, Randomizácia, Zber údajov. T. Morishita: Písanie e-recenzií a úprava. FC Hummel: Konceptualizácia, Dizajn experimentu, Interpretácia výsledkov, Písanie a úprava.

Vyhlásenie konkurenčného záujmu

Autori vyhlasujú, že nemajú žiadne známe konkurenčné finančné záujmy alebo osobné vzťahy, ktoré by mohli mať vplyv na prácu uvádzanú v tomto článku.

Poďakovanie

Ďakujeme Pablovi Maceira za prečítanie rukopisu a za poskytnutie vynikajúcich komentárov, Elene Beanato za poskytnutie skriptu na predbežné spracovanie údajov SFTT, Robertovi Salamancovi-Gironovi za jeho príspevok poskytnutím a prispôsobením jeho skriptu Matlab pre analýzu špičkovej frekvencie EEG a Giorgia Giulia Evangelista za jej príspevok k nastaveniu SimNIBS a jej pomoci s vizualizáciou prstencových elektród a distribúcie elektrického poľa. Túto štúdiu podporilo zariadenie EEG platformy HumanNeuroscience, Fondation Campus Biotech Geneva, Ženeva, Švajčiarsko.

Referencie

[1] Willingham DB. Neuropsychologická teória učenia motorických zručností. PsycholRev 1998;105:558e84.https://doi.org/10.1037/0033-295X.105.3.558.

[2] Dupont-Hadwen J, Bestmann S, Stagg CJ. Motorický tréning moduluje intrakortikálnu inhibičnú dynamiku v motorickej kôre počas pohybovej prípravy.Brain Stimul 2019;12:300e8.https://doi.org/10.1016/j.brs.2018.11.002.

[3] Karni A, Meyer G, Jezzard P, Adams MM, Turner R, Ungerleider LG. Funkčné dôkazy MRI pre plasticitu motorickej kôry dospelých počas učenia sa motorických zručností. Nature 1995;377:155e8.https://doi.org/10.1038/377155a0.

[4] Seidler RD, Bo J, Anguera JA. Neurokognitívne príspevky k učeniu motorických zručností: úloha pracovnej pamäte. J Mot Behav 2012;44:445e53.https://doi.org/10.1080/00222895.2012.672348.

[5] Buch ER, Santarnecchi E, Antal A, Born J, Celnik PA, Classen J, et al. Účinky oftDCS na motorické učenie a formovanie pamäte: dokument o konsenze a kritickom stanovisku. Clin Neurophysiol Off J Int Fed Clin Neurophysiol 2017;128:589e603.https://doi.org/10.1016/j.clinph.2017.01.004.

[6] Wessel MJ, Zimerman M, Hummel FC. Neinvazívna stimulácia mozgu: intervenčný nástroj na zlepšenie tréningu správania po mŕtvici. Predné HumNeurosci 2015;9:265.https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00265.

[7] Krause V, Meier A, Dinkelbach L, Pollok B. Transkraniálna striedavá (tACS) a stimulácia jednosmerným prúdom (tDCS) v beta pásme aplikovaná po počiatočnom učení uľahčujú získanie motorickej sekvencie. Front Behav Neurosci 2016;10.https://doi.org/10.3389/fnbeh.2016.00004.

[8] Pollok B, Boysen AC, Krause V. Vplyv transkraniálnej stimulácie striedavým prúdom (tACS) na frekvencii alfa a beta na motorické učenie. Behav BrainRes 2015;293:234e40.https://doi.org/10.1016/j.bbr.2015.07.049.

[9] Anguera JA, Reuter-Lorenz PA, Willingham DT, Seidler RD. Príspevky priestorovej pracovnej pamäte k vizuomotorickému učeniu. J Cognit Neurosci 2010;22:1917e30.https://doi.org/10.1162/jocn.2009.21351.

[10] Maxwell JP, Masters RSW, Eves FF. Úloha pracovnej pamäte v motorickom učení a výkone. Conscious Cognit 2003;12:376e402.https://doi.org/10.1016/s1053-8100(03)00005-9}.

For more information:1950477648nn@gmail.com