Promjene moždane povezanosti tijekom spavanja transkranijalnom neurostimulacijom zatvorene petlje predviđaju osjetljivost na metamemoriju, 4. dio

U svim studijama, postoji velika varijabilnost u frekvencijskim opsezima odabranim za ocrtavanje sporih i brzih vretena (Ayoub et al., 2013; Holz et al., 2012; Schabus et al., 2007), a nedavni dokazi sugeriraju da se ove razgraničenja mogu razlikovati kod svakog pojedinca (Cox et al., 2017).

Brzo vreteno je područje našeg mozga koje je usko povezano s našim pamćenjem. Istraživanja pokazuju da kada smo uključeni u proces učenja i pamćenja, brza vretena postaju aktivnija, čime se poboljšava naše pamćenje.

Funkcija brzih vretena je jačanje i konsolidacija naših sjećanja. Kada primimo nove informacije, brza vretena prikupljaju informacije iz drugih područja mozga i pretvaraju ih u memorijske fragmente koje možemo pohraniti i prisjetiti se. Brza vretena su stoga presudna za naše procese učenja i pamćenja.

Dakle, kako poboljšati našu funkciju brzog vretena? Prije svega, moramo održavati dobre životne navike. Adekvatan san, zdrava ishrana i redovno vežbanje igraju važnu ulogu u zdravlju i funkciji vašeg brzog vretena. Osim toga, fokusiranje na učenje i razmišljanje može stimulirati aktivnost brzih vretena i poboljšati naše pamćenje.

Ukratko, brza vretena su neraskidivo povezana s našim pamćenjem. Održavajući zdrav život i obraćajući pažnju na učenje, možemo poboljšati funkciju brzog vretena i poboljšati svoje pamćenje, kako bismo se bolje nosili s izazovima u životu i učenju. Budimo optimisti i vredno radimo ka boljoj budućnosti. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje jer je cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal koji ima mnogo jedinstvenih učinaka, od kojih je jedno poboljšanje pamćenja. Djelotvornost Cistanche deserticola proizlazi iz brojnih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući taninsku kiselinu, polisaharide, flavonoidne glikozide, itd. Ovi sastojci mogu promovirati zdravlje mozga na različite načine.

Kliknite znati 10 načina za poboljšanje pamćenja

Odabrali smo 8–12 Hz i 12–15 Hz kao opsege za odvojeno istraživanje sporih i brzih vretena, a naši rezultati sugeriraju da je povezanost u opsegu brzog vretena bila specifično modulirana pomoću STAMP-ova.

Međutim, može postojati varijabilnost u ocrtavanju pojasa vretena među učesnicima eksperimenta, što dovodi do preklapanja spore i brze aktivnosti vretena u ovim opsezima. bile su visoko korelirane (r=0.88), što sugerira visok stepen preklapanja između ovih frekvencijskih opsega.

Stoga ovdje tvrdimo da je aktivnost vretena modulirana pomoću STAMP-ova, ali će biti potrebna daljnja analiza da bi se posebno razgraničili brzi i spori vreteni. Osim toga, koristili smo pristup zasnovan na frekventnom opsegu kako bismo prilagodili povezanost i analizu mašinskog učenja koju smo implementirali; međutim, vretena su prolazni događaji koji se javljaju kratko u vremenu.

Dok je pristup ovdje vjerovatno obuhvatio aktivnost koja se odnosi na vretena, fokusiraniji pristup zasnovan na događajima u kojem se identifikuju specifični događaji vretena može dodatno razjasniti njihovu ulogu u metakogniciji.

Rezultati regresione analize su pokazali da su promene u dužini putanje u beta opsegu povezane sa promenama u memorijskoj osetljivosti iz stanja pre spavanja u stanje posle spavanja u aktivnom stanju. Prijavljeni odnos je bio u razumnom pravcu, sa manjom dužinom puta (većom efikasnošću) koja se odnosi na poboljšanja metakognitivnih performansi.

Imajte na umu da se dužina beta putanje nije značajno razlikovala između aktivnih i lažnih uslova, što sugeriše da efekat obuhvata više fino zrnatih individualnih razlika, u kojima pojedinci koji pokazuju reorganizaciju mreže ka većoj efikasnosti nakon STAMP stimulacije pokazuju veće poboljšanje metamemorije preko noći od onih koji to ne čine.

O ovome se dalje govori u Dodatnim informacijama. Ovo otkriće je prilično novo, jer nijedna prethodna studija prema našem saznanju nije ispitivala promjene u funkcionalnoj povezanosti nakon stimulacije tokom spavanja koje se odnose na promjene u ponašanju.

 Studije koje istražuju vizuomotoričko učenje i performanse, kao što su zadaci praćenja ogledala, izvijestili su o promjenama u sinhronizaciji beta opsega i povezivanju tokom i nakon zadatka (Classen et al., 1998; Kilner et al., 2004; Piantoni et al., 2015) ;međutim, studije koje ispituju veze teorijske povezanosti grafova i epizodnih performansi pamćenja, koje su testirane u trenutnom eksperimentu, generalno nisu ispitale niti prijavile promjene u povezivanju beta pojasa (Burke et al., 2013).

Međutim, promjene u dužini betapath-a su povezane s napredovanjem Alchajmerove bolesti – naime, pacijenti s Alchajmerovom bolešću pokazuju veće dužine beta putanje od zdravih kontrola, a dužina betapath-a je u negativnoj korelaciji s rezultatom ispitivanja mini-mentalnog stanja (MMSE) (Stam et al. .,2006). Osim toga, istraživanje oscilatorne neurofiziologije sna pokazalo je da je brža ritmička aktivnost (tj. u beta/gama opsegu) prisutna i održavana tokom faze depolarizacije sporog talasa i uglavnom odsutna tokom faze hiperpolarizacije (Compte et al., 2008; Steriade , 2006. Steriade et al., 1996.).

Ova povećana aktivnost može biti specifično povezana s noradrenergičkim neuronima u sistemu locus coeruleus (Eschenko et al., 2012), što može promovirati plastičnost kore, važnu komponentu konsolidacije pamćenja.

Dakle, postoji mogućnost da organizacija beta-pojasne mreže i aktivnost tokom SWO-a generalno mogu biti važan aspekt epizodnog funkcionisanja memorije i procesa konsolidacije, koji se može ciljati i poboljšati specifičnom STAMP stimulacijom. Jedno potencijalno ograničenje trenutne studije je nedostatak kontrolno stanje kako bi se isključio ukupni učinak stimulacije na povezanost.

Naime, STAMP-ovi su mogli biti primijenjeni tokom spavanja koji nije bio vezan ni za jednu epizodu tokom kodiranja kako bi se uporedile promjene povezivanja nakon označenih STAMP-ova sa promjenama nakon neoznačenih STAMP-ova.

S obzirom na ograničen broj STAMP-ova i složenost eksperimentalnog dizajna, odlučili smo maksimizirati našu statističku moć korištenjem svih STAMP-ova za označavanje memorije tokom spavanja.

Međutim, ovaj uslov bi bio posebno koristan za razumijevanje rezultata naše klasifikacije. Trenutno možemo reći da odabrane karakteristike mogu ocrtati aktivne i lažne uslove, a to može biti zbog procesa konsolidacije u aktivnom stanju u poređenju sa lažnim stanjem; međutim, to mogu biti i opće promjene nakon stimulacije.

Nasuprot tome, uvjereni smo da je veza dužine beta putanje s promjenama osjetljivosti metamemorije povezana s procesima konsolidacije zavisnim od spavanja.

Naši rezultati u ponašanju pokazuju da je STAMP stimulacija dovela do prednosti za stanje Tag & Cue u usporedbi s drugim stanjima, pokazujući specifičnu korist za razliku od općenitije koristi za metamemoriju izazvanu stimulacijom. U skladu s tim, promjene u dužini beta putanje su posebno predviđale promjene u promjenama AUC-a oznake & Cue i nisu predviđale osjetljivost u lažnom stanju.

Prethodni rad koji je ispitivao povezanost mozga s mjerama teorijske teorije grafova često je imao ograničeniji pristup ispitivanjem specifičnih mjera ili specifičnih frekvencijskih opsega od interesa (Sadaghiani et al., 2015; Song et al., 2014).

Odlučili smo koristiti pristup mašinskog učenja pretraživanja kroz veliku kolekciju mjera u različitim frekventnim opsezima kako bismo identificirali značajne promjene nakon stimulacije i koristili unakrsnu validaciju i poređenje sa osnovnim modelima za validaciju naših nalaza. Međutim, ova metoda nije bez svojih ograničenja.

Odabrane karakteristike mogu varirati u zavisnosti od algoritma ili skupa odabranih koraka obrade. Dodatno, da bismo značajno poboljšali performanse, uklonili smo izrazito kolinearne karakteristike - međutim, ove uklonjene karakteristike bi potencijalno mogle biti od teorijskog interesa.

Izveli smo prateće statističke testove kako bismo uverili da se naš konačni skup odabranih karakteristika statistički razlikuje između uslova stimulacije i/ili predviđanja performansi; ipak, mogu postojati i druge karakteristike povezivanja u određenim opsezima koje su također značajno modulirane pomoću STAMP-ova i/ili predviđaju ponašanje, ali jednostavno nisu odabrane algoritmom.

Međutim, vjerujemo da je odnos dužine beta putanje i ponašanja robustan, jer ga je Boruta algoritam dosljedno smatrao vrlo značajnom i značajno je predvidio podatke o ponašanju, a ovaj efekat vjerovatno ne bi bio pronađen da smo samo ispitali više standardnih mjera i frekvencijskih opsega. Buduće studije mogu identificirati specifičnu ulogu beta mrežnog povezivanja u epizodnom pamćenju i procesima donošenja odluka.

ZAHVALNICA

Ovaj rad su podržali DARPA i Kancelarija za istraživanje vojske. Izneseni stavovi, mišljenja i/ili nalazi pripadaju autoru i ne treba ih tumačiti kao zvanične stavove ili politiku Ministarstva odbrane ili Vlade Sjedinjenih Država.

PODRŽNE INFORMACIJE

Funkcije povezivanja, kao i vrijednosti osjetljivosti metamemorije, uključene su u Dostupne informacije o podršci za ovaj članak.

DOPRINOSI AUTORA

Ryan Hubbard: Konceptualizacija; Formalna analiza; metodologija; Pisanje – originalni nacrt; Pisanje – pregled i uređivanje. Iman Zadeh: Konceptualizacija; Formalna analiza; Metodologija; Resursi; softver; Pisanje – originalni nacrt. Aaron Jones: Kuriranje podataka; Resursi. BradleyRobert: Kuriranje podataka; Resursi. Natalie Bryant: Kuriranje podataka; Resursi; Softver. Vincent Clark: Kuriranje podataka; Resursi. Praveen Pilly: Konceptualizacija; Formalna analiza;Pribavljanje sredstava; Istraga; Administracija projekta; Nadzor; Pisanje – originalni nacrt; Pisanje – pregled i uređivanje.

INFORMACIJE O FINANSIRANJU

Praveen Pilly, Agencija za napredne istraživačke projekte odbrane (https://dx.doi.org/10.13039/100000185), ID nagrade: W911NF-16-C-0018.

IZJAVA O SUKOB INTERESA

Posljednji autor, Praveen K. Pilly, ima patent za korištenje transkranijalne električne stimulacije za ciljanu reaktivaciju memorije (US Patent br. 10,307,592). Vincent P. Clark je naučni savjetnik u NeuroGeneces, LLC. Svi autori izjavljuju da je istraživanje sprovedeno u nedostatku bilo kakvih drugih suprotstavljenih finansijskih ili nefinansijskih interesa.

REFERENCE

1. Anderson, KL, Rajagovindan, R., Ghacibeh, GA, Meador, KJ, & Ding, M. (2009). Theta oscilacije posreduju u interakciji između prefrontalnog korteksa i medijalnog temporalnog režnja u ljudskom pamćenju. Cerebral Cortex, 20(7), 1604–1612. https://doi.org/10.1093/cursor/bhp223, PubMed: 19861635

2. Antony, JW, Gobel, EW, O'Hare, JK, Reber, PJ & Paller, KA (2012). Reaktivacija pamćenja tokom spavanja utječe na učenje vještina. Nature Neuroscience, 15, 1114–1116. https://doi.org/10.1038/nn.3152, PubMed: 22751035

3. Ayoub, A., Aumann, D., Hörschelmann, A., Kouchekmanesch, A., Paul, P., Born, J., & Marshall, L. (2013). Diferencijalni efekti na brzu i sporu aktivnost vretena i spore oscilacije sna kod ljudi sa karbamazepinom i flunarizinom kako bi se antagonizirala aktivnost Na+ i Ca{4}} kanala ovisno o naponu. Spavanje, 36(6), 905–911. https://doi.org/10.5665/sleep.2722, PubMed: 23729934

4.Backus, AR, Schoffelen, JM, Szebényi, S., Hanslmayr, S., & Doeller, CF (2016). Hipokampalno-prefrontalne teta oscilacije podržavaju integraciju memorije. Current Biology, 26(4), 450–457. https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.12.048, PubMed: 26832442

5. Baird, B., Smallwood, J., Gorgolewski, KJ, & Margulies, DS (2013). Medijalne i lateralne mreže u prednjem prefrontalnom korteksu podržavaju metakognitivnu sposobnost pamćenja i percepcije. Journal of Neuroscience, 33(42), 16657–16665. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0786-13.2013, PubMed: 24133268

6. Barahona, M., & Pecora, LM (2002). Sinhronizacija u sistemima malog svijeta. Physical Review Letters, 89(5), 054101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.054101, PubMed: 12144443

7. Bassett, DS, & Bullmore, ED (2006). Mreže mozga u malom svijetu. The Neuroscientist, 12(6), 512–523. https://doi.org/10.1177/1073858406293182, PubMed: 17079517

8. Benchenane, K., Peyrache, A., Khamassi, M., Tierney, PL, Gioanni, Y., Battaglia, FP, & Wiener, SI (2010). Koherentne theta oscilacije i reorganizacija vremena skokova u hipokampalno-prefrontalnoj mreži nakon učenja. Neuron, 66(6), 921–936. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2010.05.013, PubMed: 20620877

9. Benjamini, Y., & Hochberg, Y. (1995). Kontrola stope lažnog otkrivanja: praktičan i moćan pristup višestrukom testiranju. Journalof the Royal Statistical Society, 57, 289–300.

10. Berens, P. (2009). CircStat: MATLAB alatni okvir za kružnu statistiku. Journal of Statistical Software, 31(10), 1–21.

For more information:1950477648nn@gmail.com