Διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος (tDCS) πάνω από το ενδοβρεγματικό αύλακα δεν επηρεάζει την απόδοση της μνήμης εργασίας Μέρος 1

ΑΦΗΡΗΜΕΝΗ

Έχουν αναφερθεί μικτά αποτελέσματα της επίδρασης της διακρανιακής διέγερσης συνεχούς ρεύματος (tDCS) στη μνήμη εργασίας.

Τα τελευταία χρόνια, με τη συνεχή ανάπτυξη της ιατρικής τεχνολογίας, η διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος έχει γίνει σταδιακά μια πολλά υποσχόμενη θεραπευτική μέθοδος. Οι εφαρμογές του καλύπτουν πολλούς τομείς, όπως κατάθλιψη, άγχος, νόσο του Πάρκινσον κ.λπ. Αυτό που θα διερευνήσει αυτό το άρθρο είναι η σχέση του με τη μνήμη.

Πρώτον, η διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος μπορεί να προωθήσει τη βελτίωση της μνήμης. Ορισμένα ερευνητικά αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος μπορεί να επηρεάσει θετικά τη μνήμη ενισχύοντας τη δραστηριότητα στον ιππόκαμπο. Στο πείραμα, η μνήμη των υποκειμένων βελτιώθηκε σημαντικά μετά από πολλαπλές διεγέρσεις. Αυτό το αποτέλεσμα έχει κάποια σημασία αναφοράς για την κλινική θεραπεία.

Δεύτερον, η διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος μπορεί να εφαρμοστεί στην αποκατάσταση της μνήμης. Για ορισμένους ασθενείς που έχουν υποστεί τραύμα, όπως εγκεφαλικό τραύμα, εγκεφαλικό κ.λπ., μπορεί να προκαλέσει απώλεια μνήμης και να επηρεάσει την κανονική ζωή και την εργασία. Η θεραπεία με διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος μπορεί να προωθήσει την αναγέννηση κατεστραμμένων νευρώνων, βελτιώνοντας έτσι τη λειτουργία της κατεστραμμένης περιοχής και βελτιώνοντας την ικανότητα μνήμης του ασθενούς.

Τέλος, η διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος μπορεί να επεκτείνει την εφεδρική χωρητικότητα των ικανοτήτων μνήμης. Αν και το απόθεμα μνήμης του καθενός είναι διαφορετικό, η διέγερση με διακρανιακό συνεχές ρεύμα μπορεί να ενεργοποιήσει νευρώνες στον εγκέφαλο και να αυξήσει την ικανότητα αποθεματικού μνήμης. Αυτό μας δίνει τη δυνατότητα να έχουμε περισσότερη ικανότητα επεξεργασίας και ικανότητα για οικεία και πρωτότυπες πληροφορίες στη μετέπειτα μάθηση και ζωή.

Συνοπτικά, η σχέση μεταξύ της διέγερσης του διακρανιακού συνεχούς ρεύματος και της μνήμης έχει σημαντικές επιπτώσεις. Είτε πρόκειται για τη βελτίωση της μνήμης, την αποκατάσταση ή την επέκταση της ικανότητας, έχει ευρείες προοπτικές εφαρμογής και σκοπιμότητα και έχει θετικό ρόλο στην προώθηση της ζωής και της εργασίας των ανθρώπων. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του Cistanche deserticola προέρχεται από τα πολλά ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως ταννικό οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή γλυκοσίδες κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου μέσω ποικίλων οδών.

Κάντε κλικ στο Μάθετε 10 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη

Σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες που επικεντρώθηκαν κυρίως στη διέγερση του ραχιαίου πλαγίου προμετωπιαίου φλοιού, διαμορφώσαμε την περιοχή του αριστερού ενδοβρεγματικού αύλακος (IPS) που θεωρείται ότι υποστηρίζει πτυχές ελέγχου της προσοχής της μνήμης εργασίας.

Χρησιμοποιώντας έναν πειραματικό σχεδιασμό εντός των συμμετεχόντων, οι συμμετέχοντες ολοκλήρωσαν τρεις διαφορετικές συνθήκες: ανοδική διέγερση του IPS, καθοδική διέγερση του IPS και ψευδή διέγερση του IPS. Χορηγήθηκαν τόσο οπτικές όσο και λεκτικές εργασίες μνήμης εργασίας.

Στην οπτική εργασία, οι συμμετέχοντες έπρεπε να απομνημονεύσουν ένα τυχαίο σύνολο από έγχρωμες φιγούρες. Στην προφορική εργασία, οι συμμετέχοντες έπρεπε να απομνημονεύσουν μια σειρά από γράμματα. Το φορτίο της μνήμης εργασίας χειραγωγήθηκε και στις δύο εργασίες (έξι ψηφία/γράμματα έναντι δύο ψηφίων/γράμματα).

Δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στην ακρίβεια ή στο χρόνο αντίδρασης μεταξύ των ανοδικών, καθοδικών και ψευδών συνθηκών. Η Bayesian ανάλυση υποστήριξε στοιχεία για απουσία αποτελέσματος.

Τα αποτελέσματα του προΗ απεσταλμένη μελέτη προσθέτει στον αυξανόμενο όγκο αντιφατικών στοιχείων σχετικά με τις ρυθμιστικές επιδράσεις του DCS μιας συνεδρίας στην απόδοση της μνήμης εργασίας.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η μνήμη εργασίας (WM) περιλαμβάνει πολλές γνωστικές διαδικασίες που μας επιτρέπουν να διατηρήσουμε ενεργό μια περιορισμένη ποσότητα πληροφοριών για μια σύντομη περίοδο. Είναι ένα κρίσιμο στοιχείο για τη λήψη αποφάσεων και τη συλλογιστική (Diamond, 2013).

Η χωρητικότητα του WM αρχίζει να μειώνεται σχετικά νωρίς στην ενήλικη ζωή (Park et al, 2002) και συχνά μειώνεται μετά από εγκεφαλική βλάβη (Dunning, Westage, & Adam, 2016), στο πλαίσιο αναπτυξιακών και ψυχιατρικών διαταραχών (Kofler et al, 2018; Barch & Ceaser, 201 ) ή ως αποτέλεσμα στρες (Kim, Woo, & Woo, 2017).

Ως εκ τούτου, πολλές μελέτες προσπάθησαν να καθορίσουν εάν η ικανότητα WM θα μπορούσε να εκπαιδευτεί ή να ενισχυθεί, με πολύ μεταβλητούς βαθμούς επιτυχίας τόσο όσον αφορά τις τεχνικές συμπεριφοράς όσο και τις τεχνικές νευρικής διέγερσης (Melby-Lervag & Hulme, 2013; Soveri et al, 2016).

Μία από τις τεχνικές νευρικής διέγερσης που χρησιμοποιείται συνήθως είναι η διακρανιακή διέγερση συνεχούς ρεύματος (tDCS). Το tDCS αποτελείται από την εφαρμογή δύο σφουγγαρικών ηλεκτροδίων εμποτισμένων σε αλατούχο ορό στην κεφαλή μέσω του οποίου διέρχεται ασθενές ρεύμα (0.5–2 mA).

Μετά από λίγα λεπτά διέγερσης, η αυθόρμητη νευρωνική δραστηριότητα στις περιοχές του φλοιού που βρίσκονται κάτω από τις ζώνες διέγερσης είτε ενισχύεται (ανοδική διέγερση) είτε αναστέλλεται (καθοδική διέγερση) (Nitsche & Paulus, 2000).

Η ανοδαλγική διέγερση έχει χρησιμοποιηθεί ως επί το πλείστον για την αύξηση της συμπεριφοράς απόδοσης ενώ η καθοδική διέγερση έχει χρησιμοποιηθεί για να την επηρεάσει. Οι διεγερτικές επιδράσεις έχουν αποδειχθεί ότι επιμένουν για σύντομο χρονικό διάστημα ακόμη και μετά τη διακοπή της διέγερσης (Kuo et al, 2013).

tDCS ΚΑΙ WM

Τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια, πολλές μελέτες έχουν προσπαθήσει να χρησιμοποιήσουν το DCS για να βελτιώσουν το WM. Ορισμένες από αυτές τις μελέτες ανέφεραν θετικές επιδράσεις.

Η πρώτη μελέτη από τους Marshall, Mölle, Siebner και Born (2005) εφάρμοσε τον ανωτικό και καθοδικό tDCS αμφοτερόπλευρα στον ραχιαίο προμετωπιαίο φλοιό (DLPFC) ενώ οι συμμετέχοντες πραγματοποίησαν μια τροποποιημένη εργασία Sternberg.

Η διέγερση πραγματοποιήθηκε κατά διαστήματα (15 δευτ. ενεργοποίηση/15 δευτ. απενεργοποίηση) για 15 λεπτά σε χαμηλή ένταση ρεύματος 260 μΑ. Οι συγγραφείς βρήκαν μια αύξηση στον χρόνο αντίδρασης τόσο για την ανοδική όσο και για την καθοδική διέγερση σε σύγκριση με το sham, υποδηλώνοντας ότι το tDCS επηρεάζει τη νευρική επεξεργασία της επιλογής και της προετοιμασίας απόκρισης.

Αμέσως μετά, ο Fregniet al. (2005) έδειξε ότι η ανοδική διέγερση του αριστερού DLPFC κατά τη διάρκεια μιας εργασίας τριών οπισθίων οδήγησε σε αύξηση της απόδοσης όσον αφορά την ακρίβεια σε σύγκριση με τη διέγερση της πλάκας, ενώ η καθοδική διέγερση του DLPFC και η ανοδική διέγερση του πρωτογενούς κινητικού φλοιού δεν παρουσίασαν διαφορές.

Έκτοτε, ορισμένες μελέτες επανέλαβαν αυτά τα ευρήματα (Katsoulaki, Kastrinis, & Tsekoura, 2017 για ανασκόπηση) ενώ άλλες απέτυχαν να αναφέρουν καμία σημαντική επίδραση του tDCS στην απόδοση WM (Robison, McGuirk, & Unsworth, 2017; Wang, Wen, & Li, 2018 ). Πιο συγκεκριμένα, σε μια μελέτη που αποτελείται από τέσσερις προπονήσεις σε συνδυασμό με anodaltDCS πάνω από το DLPFC, οι Ruf, Fallgatter και Plewnia (2017) έδειξαν σημαντική βελτίωση στην απόδοση WM σε μια εργασία N-back.

Επιπλέον, αυτή η βελτίωση φάνηκε να μπορεί να μεταφερθεί σε παρόμοιες, μη εκπαιδευμένες εργασίες και να είναι μακροχρόνια, δεδομένου ότι ένα αποτέλεσμα μπορούσε ακόμη να αντικειμενοποιηθεί εννέα μήνες μετά την εκπαίδευση.

Παρόμοια αποτελέσματα έχουν ληφθεί επίσης από τον Au και τους συνεργάτες του (2016) που δείχνουν ότι τα κέρδη που σχετίζονται με το tDCS διήρκεσαν για αρκετούς μήνες μετά από επτά συνεδρίες προπόνησης.

Επιπλέον, οι Bogdanov και Schwabe (2016) έδειξαν ότι το ανοδικό tDCS πάνω από το DLPFC θα μπορούσε επίσης να μειώσει σημαντικά τη διασπαστική επίδραση του στρες WM και οι Brunyé, Moran, Holmes, Mahoney και Taylor (2017) έδειξαν ότι το ανοδικό tDCS της δεξιάς ατράκτου θα μπορούσε να αυξήσει το WM απόδοση για αναγνώριση προσώπου αλλά όχι για αντικείμενα που δεν είναι πρόσωπα (σπίτια).

Από την άλλη πλευρά, αρκετές μελέτες δεν αποκάλυψαν σημαντική επίδραση του tDCS στο WM.

Για παράδειγμα, οι Nikolin, Martin, Loo και Boonstra (2018) συνέκριναν πέντε ομάδες είκοσι ατόμων που διεγέρθηκαν σε πέντε διαφορετικές εντάσεις (2 mA, 1 mA, 0).034 mA. , 0,016 mA και 0 mA) στο DLPFC και δεν βρήκαν διαφορές στην απόδοση μεταξύ των ομάδων σε μια οπτική εργασία 3-πίσω WM. Ομοίως, οι συνεργάτες του Robisonand (2017) ανέφεραν ότι η διέγερση του προμετωπιαίου φλοιού και του οπίσθιου βρεγματικού φλοιού δεν προκάλεσε σημαντικές διαφορές στην απόδοση του WM.

Ομοίως, οι Nilsson, Lebedev, Rydström και Lövdén (2017) δεν παρατήρησαν καμία σημαντική διαφορά μετά από είκοσι συνεδρίες συμπεριφορικής εκπαίδευσης WM σε συνδυασμό με anodaltDCS του DLPFC. Συνολικά, οι πιο πρόσφατες μετα-αναλύσεις υποδεικνύουν την απουσία αξιόπιστων αποδεικτικών στοιχείων για το WM που σχετίζεται με tDCS (Horvath, Forte, & Carter, 2015; Medina & Cason, 2017) ή υποδεικνύουν μόνο πολύ μικρά εφέ (Hill, Fitzgerald, & Hoy, 2016; Mancuso, Ilieva, Hamilton, & Farah, 2016).

Οι Horvath και συνεργάτες (2015) συγκέντρωσαν όλες τις μετρήσεις γνωστικής έκβασης που δημοσιεύθηκαν στη βιβλιογραφία και μελέτησαν υγιείς ενήλικες πληθυσμούς από τουλάχιστον δύο διαφορετικές ερευνητικές ομάδες. Διεξήγαγαν 59 διαφορετικές αναλύσεις και καμία από αυτές δεν έδειξε σημαντική επίδραση της διέγερσης tDCS.

Ο Mancuso και οι συνεργάτες του (2016) εστίασαν τη μετα-ανάλυσή τους σε μελέτες που αξιολογούσαν τα αποτελέσματα της ανοδικής διέγερσης του δεξιού και αριστερού DLPFC και του δεξιού βρεγματικού λοβού, καθώς και του αριστερού DLPFC σε συνδυασμό με την προπόνηση WM.

Το μόνο σημαντικό (αν και μικρό) αποτέλεσμα που αναφέρθηκε από τη μετα-ανάλυσή τους ήταν η βελτίωση της απόδοσης του WM μετά την αριστερή διέγερση του DLPFC σε συνδυασμό με την προπόνηση WM. Ο Hill και οι συνεργάτες του (2016) διερεύνησαν τα αποτελέσματα του ανοδικού tDCS σε μια ποικιλία εργασιών WM και βρήκαν μια μικρή αλλά σημαντική επίδραση στον χρόνο αντίδρασης (καθώς και μια τάση στην ακρίβεια) για το offlinetDCS.

Δεν βρέθηκαν αποτελέσματα για το online tDCS. Ο Medinaand Cason (2017) χρησιμοποίησε ένα μετα-αναλυτικό εργαλείο που αναπτύχθηκε από τους Simonsohn και συνεργάτες (2014) για να εξετάσει την κατανομή των δημοσιευμένων τιμών p ως συνάρτηση των αναμενόμενων κατανομών σύμφωνα με διαφορετικά μεγέθη επιδράσεων στις μελέτες που εξέτασαν ο Mancuso και οι συνεργάτες του (2016). Διεξάγοντας αυτήν την ανάλυση καμπύλης p δεν βρήκαν στοιχεία ότι οι μελέτες tDCS συσχετίστηκαν με σημαντικά αποτελέσματα.

ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ tDCS ΣΕ WM

Δύο συμπεράσματα μπορούν να εξαχθούν υπό το φως της βιβλιογραφίας που έχει ανασκοπηθεί μέχρι στιγμής: Είτε οι επιδράσεις του tDCS στο WM είναι πολύ μικρές (ή ανύπαρκτες) και επομένως είναι δύσκολο να αποκτηθούν και να αναπαραχθούν, είτε το tDCS έχει αποτέλεσμα αλλά εξαρτάται από συγκεκριμένες παραμέτρους διέγερσης και εργασίας που είναι προς το παρόν άγνωστα.

Η παρούσα μελέτη στόχευε να εξετάσει τη δεύτερη πιθανότητα, χρησιμοποιώντας μια θεωρητικά και εμπειρικά τεκμηριωμένη προσέγγιση διέγερσης της WM, με βάση τις πρόσφατες εξελίξεις στη γνώση μας σχετικά με τις γνωστικές και νευρικές διεργασίες που υποστηρίζουν τόσο τη λεκτική όσο και την οπτικο-χωρική WM.

Οι τρέχουσες θεωρίες του WM δίνουν μεγάλη έμφαση στο ρόλο που παίζει η προσοχή. Στο ολοκληρωμένο πλαίσιο του WM και της προσοχής, ο Cowan (1995) θεωρεί ότι το βασικό συστατικό του WM είναι η εστίαση και ο έλεγχος της προσοχής. Αυτά τα δύο στοιχεία επιτρέπουν τη διατήρηση του περιεχομένου μνήμης σε ενεργή κατάσταση και θεωρείται ότι ορίζουν, τουλάχιστον εν μέρει, τη χωρητικότητα WM.

Αρκετά άλλα μοντέλα WM έχουν περιγραφεί ότι προσδίδουν κεντρικό ρόλο στην προσοχή στην απόδοση WM (Barrouillet, Bernardin, & Camos, 2004; Kane & Engle, 2004). Ο ρόλος των διαδικασιών προσοχής στο WM υποστηρίζεται από εμπειρικά στοιχεία, όπως η εμπλοκή δύο γνωστών δίκτυα προσοχής όταν οι συμμετέχοντες εκτελούν εργασίες WM.

Η προσοχή εξαρτάται από τουλάχιστον δύο ανταγωνιστικά δίκτυα στον εγκέφαλο, το ραχιαίο δίκτυο προσοχής και το κοιλιακό δίκτυο προσοχής (Corbetta & Shulman, 2002; Vossel, Geng, & Fink, 2014).

Το δίκτυο ραχιαία προσοχή ελέγχει την εκούσια, από πάνω προς τα κάτω κατανομή της προσοχής σε αντικείμενα ή τοποθεσίες, ενώ το δίκτυο κοιλιακής προσοχής ελέγχει τον επαναπροσανατολισμό της προσοχής σε αισθητηριακή διέγερση που προκαλείται από απροσδόκητα απροσδόκητα ερεθίσματα (προσοχή από κάτω προς τα πάνω).

Το ραχιαίο δίκτυο περιλαμβάνει την ενδοβρεγματική αύλακα (IPS) και τα μετωπιαία οφθαλμικά πεδία (FEF) κάθε ημισφαιρίου, ενώ η κροταφοβρεγματική σύνδεση (TPJ) και ο κοιλιακός μετωπιαίος φλοιός (VFC) είναι οι κύριες περιοχές του κοιλιακού δικτύου.

Αυτά τα δύο δίκτυα έχει αποδειχθεί ότι παρεμβαίνουν επίσης σε εργασίες WM, και αυτό με τρόπο εξαρτώμενο από το φορτίο και ανταγωνιστικό, τόσο για λεκτικές όσο και για οπτικές εργασίες WM. Το ραχιαίο δίκτυο προσοχής δείχνει αυξημένη δραστηριότητα εντός του αυξανόμενου φορτίου WM ενώ τα δίκτυα κοιλιακής προσοχής δείχνουν μειώσεις της δραστηριότητας που εξαρτώνται από το φορτίο WM (Majerus et al., 2010, 2012, 2016; Todd & Marois, 2004; Todd, Fougnie, & Marois., 2005; & Chun, 2006).

Δεδομένου του κεντρικού ρόλου του δικτύου ραχιαία προσοχής που επικεντρώνεται στο αριστερό IPS στις εργασίες WM, η παρούσα μελέτη tDCS επικεντρώθηκε στα ρυθμιστικά αποτελέσματα της αριστερής διέγερσης IPS στη λεκτική και οπτική απόδοση WM.

Ορισμένες προηγούμενες μελέτες tDCS έχουν ήδη επικεντρωθεί στη διέγερση του IPS και έχουν αναφέρει θετικά αποτελέσματα, αν και όχι άμεσα σε ένα πλαίσιο WM. Για παράδειγμα, η διμερής διέγερση του IPS προκάλεσε καλύτερη απόδοση στη νοητική προσθήκη αλλά όχι σε μια εργασία Stroop, (Klein et al., 2013; Artemenko, Moeller, Huber, & Klein, 2015), ενώ η διέγερση στο αριστερό IPS προκάλεσε καλύτερη μεταγενέστερη αναγνώριση μνήμη σε εργασίες λεκτικής επεισοδιακής μνήμης (Jacobson, Goren, Lavidor, & Levy, 2012).

Έχει επίσης αποδειχθεί ότι η ανοδική διέγερση μέσω του δεξιού IPS βελτίωσε την απόδοση παρακολούθησης αντικειμένων σε συνθήκες υψηλού φορτίου αλλά όχι σε συνθήκες χαμηλού φορτίου, κάτι που συνάδει με την επίδραση φορτίου μνήμης στη δραστηριότητα του IPS (Blumberg, Peterson, & Parasuraman, 2015).

IΕπιπλέον, η διέγερση από το σωστό IPS επηρέασε την απόδοση σε μια εργασία οπτικής προσοχής (Moos, Vossel, Weidner, Sparing, & Fink, 2012). Ωστόσο, μια πρόσφατη μελέτη tDCS από τους Nikolin, Lauf, Loo και Martin (2019) έδειξε ασήμαντη επίδραση μετά από αριστερή διέγερση IPS σε μια εργασία n-backWM.

Θα πρέπει, ωστόσο, να σημειωθεί ότι παρατήρησαν μέτρια μεγέθη εφέ στις εργασίες WM (π.χ. 0.38 για την3-πίσω εργασία) και οι συγγραφείς υποστήριξαν ότι η έλλειψη σημασίας θα μπορούσε να ήταν αποτέλεσμα η υψηλή διατομική μεταβλητότητα στην απόδοση.

Η παρούσα μελέτη στοχεύει να επεκτείνει αυτά τα αναδυόμενα ευρήματα προσδιορίζοντας εάν είναι δυνατό να αυξηθεί και επίσης να μειωθεί η απόδοση σε μια εργασία WM μέσω της διαμόρφωσης της δραστηριότητας IPS που σχετίζεται με το δίκτυο οπίσθιας προσοχής.

Σύμφωνα με τα προηγούμενα αποτελέσματα, υποθέτουμε ότι η ανοδική διέγερση του αριστερού IPS θα ενίσχυε το ραχιαίο δίκτυο προσοχής και θα οδηγήσει σε αύξηση της απόδοσης WM αλλά μόνο στην κατάσταση υψηλού φορτίου WM.

Αντίθετα, υποθέτουμε ότι η καθοδική διέγερση του αριστερού IPS θα ανέστειλε το ραχιαίο δίκτυο προσοχής και θα οδηγούσε σε μειωμένη απόδοση WM για την κατάσταση υψηλού φορτίου WM. Τα tDCSeffects δεν αναμένονται στο χαμηλό φορτίο WM επειδή αυτή η συνθήκη σχετίζεται με υψηλό ποσοστό επιτυχίας και δεν ωθεί τη χωρητικότητα WM στο όριο.

Θα χρησιμοποιήσουμε Bayesianstatistics για να ποσοτικοποιήσουμε τα στοιχεία τόσο υπέρ όσο και κατά της ύπαρξης ενός αποτελέσματος.

For more information:1950477648nn@gmail.com