Promjene u moždanoj povezanosti tijekom spavanja transkranijalnom neurostimulacijom zatvorene petlje predviđaju osjetljivost metamemorije, dio 3

REZULTATI

Efekti ponašanja

Kako navode Pilly et al. (2020), STAMP stimulacija nije dovela do značajnog poboljšanja ukupne tačnosti sjećanja. Međutim, STAMP stimulacija je dovela do poboljšane osjetljivosti metamemorije trećeg dana eksperimenta (nakon 2. noći).

Metamemorijska osjetljivost se odnosi na nečiju svijest i razumijevanje sposobnosti pamćenja koju posjeduje, dok se sposobnost pamćenja odnosi na sposobnost pamćenja osobe koja se pokazuje u specifičnoj praksi. Između njih dvoje postoji bliska veza.

Prvo, osjetljivost na metamemoriju direktno utječe na performanse memorije. Ako osoba vjeruje da ima samopouzdanje u vezi s određenim tipom pamćenja, teže će raditi na tome da ga zapamti i bolje će raditi na toj vrsti zadatka pamćenja. Nasuprot tome, ako osoba nema povjerenja u svoje sposobnosti pamćenja, to može dovesti do toga da slabije obavlja zadatke pamćenja, čime se smanjuje njihova sposobnost pamćenja.

Drugo, pozitivna metamemorijska osjetljivost pomaže poboljšanju pamćenja. Ako osoba vjeruje da postoji prostor za poboljšanje svoje sposobnosti pamćenja, bit će aktivnija u treniranju svoje sposobnosti pamćenja, čime će se poboljšati točnost i postojanost pamćenja. Oni koji vjeruju da je njihova sposobnost pamćenja dostigla svoj vrhunac često nisu u stanju prihvatiti nove izazove pamćenja i tako propuštaju priliku da poboljšaju svoju sposobnost pamćenja.

Stoga moramo aktivno njegovati svoju osjetljivost na meta-memoriju, razbiti ograničenja i postavke naših sposobnosti pamćenja i vjerovati da možemo nastaviti da se poboljšavamo u zadacima pamćenja. U isto vrijeme, također se moramo osloniti na akumulirani trening i praksu kako bismo poboljšali svoju sposobnost pamćenja kako bismo je mogli efikasnije koristiti u specifičnoj praksi. Samo na taj način možemo maksimalno povećati svoj potencijal pamćenja i postići bolje rezultate. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje, jer i Cistanche deserticola može regulisati ravnotežu neurotransmitera, kao što je povećanje nivoa acetilholina i faktora rasta. Ove supstance su veoma važne za pamćenje i učenje. Osim toga, Cistanche deserticola također može poboljšati protok krvi i promovirati isporuku kisika, što može osigurati da mozak dobije dovoljno hranjivih tvari i energije, čime se poboljšava vitalnost i izdržljivost mozga.

Kliknite znati suplemente za poboljšanje pamćenja

Konkretno, ovisni t-testovi koji su upoređivali osjetljivost metamemorije u različitim uvjetima otkrili su da je osjetljivost u Tag & Cue stanju značajno veća od stanja Tag & No Cue [t(23)=3.51, prilagođeno p < 0 .01, Holm–Bonferronijeva korekcija za dva poređenja; upareni uzorak Cohen'sd=0.72] i Sham uslov [t(23)=2.089, prilagođen p=0.048, Holm–Bonferronijeva korekcija za dva poređenja; upareni uzorak Cohen's d=0.43].

Značajno poboljšanje osjetljivosti metamemorije pronađeno je tek trećeg dana eksperimenta. Stoga je primjena STAMP-ova tokom SWO-a u dvije noći nakon jednokratnog gledanja dovela do specifičnog poboljšanja metamemorije za epizode koje su bile i označene i označene.

Promjene globalne koherentnosti

Kao prvi prolaz, ispitali smo sveukupne promjene u srednjoj koherentnosti preko vlasišta zbog STAMP stimulacije kako bismo utvrdili da li je stimulacija dovela do bilo kakvih mjerljivih promjena u povezanosti.

Pored toga, nastojali smo da ponovimo prethodni rad i procenimo da li bi stimulacija proizvela slične promene u koherentnosti kao učenje tokom spavanja (Mölle et al., 2004). Prethodni rad (Mölle et al., 2004) izvještava o modulaciji koherencije delta, vretena i gama pojasa tokom spavanja nakon učenja; nasuprot tome, drugi radovi (Polanía et al., 2011) pokazali su povećanu povezanost u svim frekventnim opsezima nakon tDCS stimulacije.

Stoga smo pretpostavili da bi STAMP stimulacija povećala srednju koherentnost u poređenju sa Shamovim stanjem u delta, vretenastim i gama pojasevima, ali smo ispitali razlike i u drugim trakama uz konzervativno statističko testiranje.

Srednje vrijednosti iCoh u svim frekventnim opsezima izračunate su za aktivnu i lažnu osnovnu ispravku podataka kako bi se istražile promjene globalne povezanosti, te su stoga jednostrani t-testovi provedeni na srednjim vrijednostima koherentnosti u svakom frekventnom opsegu i ispravljeni su za korištenje lažne stope otkrivanja p< 0.05 (Benjamini & Hochberg, 1995). 

Mape koherentnosti koje pokazuju veću povezanost u aktivnom stanju na cijelom vlasištu vizualizirane su postavljanjem praga vizualizacije na maksimum Sham uvjeta za svaki frekvencijski pojas, u suštini oduzimajući Sham stanje. Promjene srednje koherentnosti izazvane stimulacijom u različitim frekventnim opsezima prikazane su na slici 3.

Topografski grafikoni prikazuju koherentnost između parova elektroda u aktivnom stanju, ograničenu koherencijom u Sham stanju, dok dijagrami okvira prikazani na pragu srednje vrijednosti koherencije po cijelom skalpu. Analiza ukupnih promjena u koherentnosti na cijelom skalpu otkrila je da STAMP-ovi dovode do značajnog povećanja srednje koherencije u više frekventnih opsega.

EEG koherencija je značajno povećana nakon STAMP-ova u theta, alfa i vretenastim vrpcama (p < 0.05) u poređenju sa Shamovim stanjem. Srednja koherencija u delta, beta i gama opsegu se nije značajno razlikovala između uslova stimulacije . Dakle, STAMP stimulacijom izazvane promjene u povezivanju mozga u specifičnim frekvencijskim opsezima.

Klasifikacija i predikcija ponašanja

Rezultati analize klasifikacije su ucrtani na Slici 4 i navedeni u Tabeli 1. Vrijednosti prosječne važnosti u naborima za Boruta odabrane karakteristike su ucrtane na lijevoj strani, pri čemu su karakteristike koje se dosljedno smatraju važnima označene zelenom bojom (značajno iznad prosječnog maksimuma sjene). U svim naborima, radijus u pojasu vretena (12–15 Hz) je dosljedno odabran kao najvažnija karakteristika.

Ostale važne karakteristike uključuju: dužinu putanje (12–15 Hz) i srednju koherenciju i gustinu (3–8 Hz). ROC krive performansi klasifikatora su prikazane na desnoj strani. Kao što je navedeno u Mason i Graham (2002), Mann-Whitney U testovi su provedeni na svakom klasifikatoru kako bi se utvrdilo da li je učinak klasifikatora statistički značajan iznad šanse (AUC=0.5). Svi testovi su pokazali značajne p vrijednosti (p < 0,001).

Dodatno smo izračunali intervale pouzdanosti od 95% koristeći pristup ponovnog uzorkovanja astratificiranog pokretanja sa 10,000 bootstrap replikacija, što je dalje pokazalo performanse klasifikacije iznad šanse (Carpenter & Bithell, 2000).

Stoga je tačnost klasifikacije bila iznad šanse, a uzimanje glavnih varijabli iz klasifikacijskih i regresijskih analiza (dužina putanje u 16–30 Hz i radijus u 12–15 Hz) dovelo je do najboljih performansi klasifikacije.

Kao prateća analiza, četiri karakteristike odabrane Boruta algoritmom za klasifikaciju su podvrgnute t-testovima, testirajući razliku u povezanosti između aktivnih i lažnih uslova. Rezultirajuće p vrijednosti su ispravljene sa stopom lažnog otkrivanja postavljenom na {{ 2}}.05.

Korigirane p vrijednosti za dužinu putanje i radijus od 12–15 Hz, te srednju koherenciju od 3–8 Hz su bile značajne (p=0.029); gustina od 3–8 Hz je također bila značajna na alfa nivou značajnosti (p=0.05). Stoga su karakteristike povezivanja koje su značajno izmijenjene nakon Aktivne stimulacije u poređenju sa lažnom stimulacijom pronađene putem cevovoda za odabir karakteristika. Karakteristike dužine puta i radijusa od prije do poststimulacije su značajno smanjene u aktivnom stanju u odnosu na Sham, dok su karakteristike koherencije i gustoće značajno povećane u odnosu na Sham.

Okvirni grafikoni koji prikazuju ove karakteristike za oba stanja predstavljeni su na slici S3 pratećih informacija. Rezultati analize predviđanja ponašanja prikazani su na slici 5 i navedeni u tabeli 2.

Ovdje su promjene u neuralnim mjerama nakon stimulacije korištene kao karakteristike za predviđanje promjene u metamemorijskoj osjetljivosti testa prisjećanja (AUC) i za Tag & Cue i za Shamconditions od 2. do 3. dana kako bi se identificirali odnosi između mozga i ponašanja.

Vrijednosti važnosti iz Borute za teorijske karakteristike grafova su ucrtane na lijevoj strani, dužina putanje u beta opsegu (16–30 Hz) smatrala se veoma važnom za predviđanje promjena u osjetljivosti metamemorije, i jedina odabrana karakteristika. Odnos između promjene dužine putanje od 16–30 Hz izazvane stimulacijom i promjene AUC učinka preko noći za aktivne (Tag & Cue) podatke i lažne uslove prikazani su na desnoj strani.

Korelacija između promjene dužine putanje beta opsega i promjene AUC-a bila je značajna za Aktivno stanje (r=−0.66, p=0.003), što ukazuje da su pojedinci sa smanjenom dužinom puta nakon STAMP-a pokazivali pozitivnu promjenu u performansama pamćenja. Ovaj odnos nije bio značajan za Sham uslov (r=−0.22, p=0.39).

Na osnovu rezultata ovih analiza, rađene su linearne regresije koje su praćene predviđanjem promjene metakognitivne osjetljivosti preko noći koristeći dužinu putanje u opsegu 16–30 Hz i za Aktivne podatke i za Sham podatke.

Za Aktivne podatke, dužina putanje od 16–30 Hz značajno je predvidjela AUC promjenu (t=−3.56, p=0.003, pril. R{{7} }.41). Za Shamove podatke, dužina puta od 16–30 Hz nije bila značajan prediktor (t=−0.88, p=0.39, adj. R2=−0.01). Dodatne analize za upoređivanje aktivnih i lažnih uslova su također obavljene i navedene su dalje u pratećim informacijama.

DISKUSIJA

U ovom eksperimentu, sudionici su se bavili zadatkom epizodnog pamćenja dok su primali jedinstvene prostorno-vremenske obrasce transkranijalne električne stimulacije, a podskup obrazaca je ponovo primijenjen tokom viših stanja SWOs u narednim noćima kako bi se naznačilo reaktiviranje specifičnih povezanih sjećanja (vidi Pilly et al., 2020).

Ovdje izvještavamo o promjenama u funkcionalnoj povezanosti mozga izazvane ovim tES obrascima tokom spavanja koje su predviđale promjene u metamemorijskoj osjetljivosti od prije do spavanja.

Koristeći tehnike mašinskog učenja za identifikaciju važnih karakteristika za klasifikaciju između aktivne i lažne stimulacije, otkrili smo da se karakteristike povezivanja u theta i vretenastim trakama značajno razlikuju između ova dva stanja.

Dodatno, otkrili smo da promjene dužine putanje u beta opsegu predviđaju promjene osjetljivosti na pamćenje, pri čemu je povećanje performansi tokom noći povezano sa smanjenjem dužine beta putanje nakon stimulacije.

Uzeti zajedno, ovi rezultati doprinose rastućem broju istraživanja koja istražuju neuronske procese u osnovi reaktivacije memorije i konsolidacije tokom spavanja i sugerišu da modulacija dužine puta na određenim frekvencijama tokom procesa konsolidacije može dovesti do većeg samopouzdanja i boljeg donošenja odluka za novokonsolidovana sjećanja.

Kratki rafali tES-a, ili STAMP-a, korišteni u trenutnom eksperimentu, povećali su ukupnu koherentnost skalpa u opsezima nižih frekvencija – naime, u theta, alfa i vretenastim opsezima, ili u suštini od 3-15 Hz. Zanimljivo je da su promjene u povezivanju vretenastih traka tokom spavanja također pronađene nakon učenja; međutim, promjene u povezivanju nisu nađene u delta ili gama opsezima nakon STAMP stimulacije, što je donekle u suprotnosti s prethodnim eksperimentalnim radom (Mölle et al., 2004).

Međutim, ovdje korišteni protokol stimulacije uvelike se razlikovao od prethodnih studija – naime, koristili smo kratke rafale prostorno-vremenski raspoređenih električnih struja koje su prvenstveno dizajnirane da upućuju specifična sjećanja zbog njihove jedinstvenosti i povezanosti s periodom kodiranja, a ne da moduliraju ili unose specifične oscilacije. Važno je da je aktivnost u prijavljenim frekventnim opsezima, posebno u opsezima teta i vretena, povezana s procesom konsolidacije memorije (Staresinaet al., 2015).

Dakle, STAMP-ovi su možda modulirali tekuće procese reaktivacije ili konsolidacije memorije tokom spavanja, što je dovelo do promjena u povezanosti u posmatranim frekventnim opsezima. Nedavni rad doveo je u pitanje efikasnost tES-a u značajnom utjecaju na ponašanje (Horvath et al., 2015.), također kao u svojoj sposobnosti da modulira obrasce neuralnog pokretanja ili oscilatornu aktivnost (Lafon i sur., 2017; Vöröslakos et al., 2018).

Međutim, druge studije su pokazale mjerljive neuralne promjene kod ljudi i neljudskih primata nakon tES-a, čak i na nižim razinama intenziteta (Huang et al., 2017.; Krause et al., 2017.; Opitz et al., 2016.). Posebna briga je sposobnost tES-a, posebno stimulacije naizmjeničnom strujom, da privuče neuralne oscilacije na određenu frekvenciju.

Ovdje ne tvrdimo da su prijavljene elektrofiziološke promjene posljedica oscilatornog uvlačenja kratkim naletima stimulacije, ili da mi indukujemo ove promjene de novo, već radije da STAMP-ovi djeluju tako da potaknu tekuće procese konsolidacije memorije, koji se javljaju kroz suptilne modulacije mreže. -nivo povezivanja. Mi bismo tvrdili da su uočeni obrasci povezivanja tokom spavanja prirodni fenomeni koji se javljaju i dovode do konsolidacije pamćenja, a STAMP stimulacija je djelovala na ove već postojeće procese kako bi povećala osjetljivost na metamemoriju.

Prijavljena modulacija teorijske metrike grafova u teta i vretenastim pojasevima nakon STAMP-ova je u skladu s prethodnim istraživanjima koja impliciraju ove oscilacije u procesima reaktivacije i konsolidacije memorije. Ciljana reaktivacija memorije tokom spavanja sa slušnim signalima izaziva povećanje teta i snage vretena (Ong et al., 2016; Schreiner et al., 2015; Schreiner & Rasch, 2014).

Brojne studije su takođe pokazale važnost aktivnosti theta-pojasa za kodiranje memorije i pronalaženje tokom buđenja (Backus et al., 2016; Lega et al., 2012; Nyhus & Curran, 2010); posebno, theta oscilacije u hipokampuzi su kritične za kodiranje epizodne memorije (Hasselmo et al., 2002; Lin et al., 2017). Slično, talamokortikalna vretena su povezana s epizodnim pamćenjem (Van Der Helm et al., 2011) i igraju važnu ulogu u procesu konsolidacije pamćenja, potencijalno olakšavajući prijenos novokodiranih informacija u medijalnim temporalnim režnjevima do stabilnih reprezentacija u moždanoj kori (Sirota i dr., 2003. Staresina i dr., 2015.).

Tokom spavanja, Theta aktivnost može ukazivati ​​na proces reaktivacije memorije, dok aktivnost vretena može odražavati aktivnu konsolidaciju reaktiviranih sjećanja. Ovdje su STAMP-ovi možda ukazivali na reaktivaciju povezanih sjećanja, što je dovelo do pojačane konsolidacije ovih informacija. Ova konsolidacija je dovela do poboljšanja samopouzdanja za uspomene nizvodno.

Teorijske mjere grafa teta pojasa koje su značajno modulirane pomoću STAMP-ova bile su srednja koherentnost i gustina. Srednja koherentnost se odnosi na prosječnu koherentnost u svim vrhovima, dok se gustina izračunava kao broj veza u grafu, normaliziran ukupnim mogućim brojem veza (Sporns, 2003).

Promjene u ovim mjerama sugeriraju da su STAMP-ovi povećali ukupnu koherentnost u theta opsegu između kanala, što je dovelo do većeg broja rubova iznad graničnog praga i time veće prosječne gustine veze. Ova veća koherentnost i gustoća mogu odražavati povećanje razmjene informacija u thetabandu između neuronskih područja nakon STAMP-ova. Ovo je u skladu s prethodnim nalazima koji impliciraju povećanje theta koherencije između hipokampusa i rinalnog korteksa (Fell et al., 2003.), kao i frontalnog korteksa (Anderson et al., 2009.; Benchenane et al., 2010.), što je važno za učenje i pamćenje, i potencijalno kritični za reaktivaciju pamćenja (Carr et al., 2011).

Teorijske mjere grafa vretena koje su se značajno razlikovale nakon STAMP stimulacije bile su dužina putanje i radijus. Ove mjere su povezane - radijus se odnosi na minimalni ekscentricitet grafa, a dužina puta se odnosi na prosječni ekscentricitet grafa, gdje je ekscentricitet čvora definiran kao maksimalna udaljenost do bilo kojeg drugog čvora (Sporns, 2003).

Dužina putanje se često smatra merom mrežne integracije ili efikasnosti prenosa informacija, pri čemu manje dužine putanje odražavaju veću efikasnost (Bullmore & Sporns, 2009; Reijneveld et al., 2007).

Ovdje su STAMP-ovi doveli do prosječnog smanjenja dužine putanje i radijusa u traci vretena, što znači da su prosječni i minimalni ekscentricitet smanjeni, a efikasnost prijenosa informacija povećana.

Ovo može odražavati reorganizaciju mreže prema mreži malog svijeta (Watts & Strogatz, 1998), skoro optimalnu strukturu između savršeno uređenog i nasumično organiziranog sistema, omogućavajući veću fleksibilnost i sinhronizaciju neuronske aktivnosti (Barahona & Pecora, 2002. Bassett & Bullmore, 2006; Masuda & Aihara, 2004). Promjene u "malom svijetu" često se mjere kao promjene u dužini puta bez pratećih promjena u lokalnom grupisanju ili koeficijentu klastera.

Stoga, uočena promjena dužine puta može sugerirati pojačanu sinhronizaciju između područja mozga, što dovodi do efikasnijeg prijenosa informacija pomoću vretena. Imajte na umu da su efekti u theta opsegu bili bliže povezani sa ukupnim promjenama srednje koherentnosti - u suštini, promjenama u veličini povezivanja za razliku od efikasnosti.

Iako ovdašnji podaci ne mogu utvrditi uzročnu vezu između ovih promjena, hipotetički odnos je da je STAMP izazvao veću povezanost u theta opsegu (Fell et al., 2003), a efikasnost prijenosa informacija vretena, mjerena kao dužina putanje, povećana je kako bi se kompenzirala za ovo povećanje, što dovodi do povećane reaktivacije memorije.

For more information:1950477648nn@gmail.com