Alteracions de la connectivitat cerebral durant el son mitjançant neuroestimulació transcranial de bucle tancat Predicció de la sensibilitat de la metamemòria Part 3

RESULTATS

Efectes conductuals

Tal com informen Pilly et al. (2020), l'estimulació STAMP no va conduir a una millora significativa en la precisió general de la memòria. Tanmateix, l'estimulació STAMP va provocar una millora de la sensibilitat de la metamemòria el dia 3 de l'experiment (després de la nit 2).

La sensibilitat a la metamemòria es refereix a la consciència i comprensió d'una persona de la capacitat de memòria que posseeix, mentre que la capacitat de memòria es refereix a la capacitat de memòria d'una persona demostrada en una pràctica específica. Hi ha una estreta relació entre tots dos.

En primer lloc, la sensibilitat de la metamemòria afecta directament el rendiment de la memòria. Si una persona creu que té confiança en un determinat tipus de memòria, tendirà a treballar més per recordar-la i a fer-ho millor en aquest tipus de tasca de memòria. En canvi, si una persona no té confiança en les seves habilitats de memòria, pot fer que tingui un rendiment menor en les tasques de memòria, reduint així la seva capacitat de memòria.

En segon lloc, la sensibilitat positiva a la metamemoria ajuda a millorar la memòria. Si una persona creu que hi ha marge per millorar la seva capacitat de memòria, serà més activa en l'entrenament de la seva capacitat de memòria, millorant així la precisió i la persistència de la memòria. Aquells que creuen que la seva capacitat de memòria ha arribat al seu punt àlgid sovint no poden acceptar nous reptes de memòria i, per tant, perden l'oportunitat de millorar la seva capacitat de memòria.

Per tant, hem de cultivar activament la nostra sensibilitat a la meta-memòria, trencar les restriccions i la configuració de les nostres capacitats de memòria i creure que podem seguir millorant en les tasques de memòria. Al mateix temps, també hem de confiar en l'entrenament i la pràctica acumulats per millorar la nostra capacitat de memòria de manera que es pugui utilitzar amb més eficàcia en pràctiques específiques. Només així podrem maximitzar el nostre potencial de memòria i aconseguir millors resultats. Es pot veure que hem de millorar la memòria, i Cistanche deserticola pot millorar significativament la memòria, perquè Cistanche deserticola també pot regular l'equilibri dels neurotransmissors, com l'augment dels nivells d'acetilcolina i factors de creixement. Aquestes substàncies són molt importants per a la memòria i l'aprenentatge. A més, Cistanche deserticola també pot millorar el flux sanguini i promoure el lliurament d'oxigen, cosa que pot garantir que el cervell rebi suficients nutrients i energia, millorant així la vitalitat i la resistència del cervell.

Feu clic a Coneix suplements per millorar la memòria

Concretament, les proves t dependents que comparaven la sensibilitat de la metamemòria entre les condicions van revelar que la sensibilitat a la condició Tag & Cue era significativament més gran que la condició Tag & No Cue [t(23)=3.51,p ajustat <0 .01, correcció de Holm–Bonferroni per a dues comparacions; dd de Cohen de mostra aparellada=0.72] i condició de Sham [t(23)=2.089, p=0.048 ajustat, correcció de Holm-Bonferroni per a dues comparacions; d de Cohen de mostres aparellades=0.43].

Només es va trobar una millora significativa en la sensibilitat de la metamemòria el dia 3 de l'experiment. Per tant, l'aplicació de STAMPs durant els SWO en les dues nits posteriors a la visualització d'un sol cop va conduir a una millora específica de la metamemòria dels episodis que es van etiquetar i es van indicar.

Canvis de coherència global

Com a primer pas, vam examinar els canvis generals en la coherència mitjana del cuir cabellut a causa de l'estimulació de STAMP per determinar si l'estimulació va provocar canvis mesurables en la connectivitat.

A més, hem intentat replicar el treball anterior i avaluar si l'estimulació produiria canvis de coherència similars a l'aprenentatge durant el son (Mölle et al., 2004). Treballs anteriors (Mölle et al., 2004) van informar de la modulació de la coherència de la banda delta, el fus i la gamma durant el son després de l'aprenentatge; en canvi, altres treballs (Polanía et al., 2011) van demostrar un augment de la connectivitat a totes les bandes de freqüència després de l'estimulació del tDCS.

Per tant, vam plantejar la hipòtesi que l'estimulació STAMP augmentaria la coherència mitjana en comparació amb la condició Sham a les bandes delta, fus i gamma, però també vam examinar les diferències en altres bandes amb proves estadístiques conservadores.

Els valors mitjans d'iCoh a totes les bandes de freqüència es van calcular per a les dades corregides a la línia base Active i Sham per investigar els canvis de connectivitat global i, per tant, es van realitzar proves t d'una sola cua sobre valors de coherència mitjans a cada banda de freqüència i es van corregir per utilitzar una taxa de descobriment falsa de p.< 0.05 (Benjamini & Hochberg, 1995). 

Els mapes de coherència que mostraven una major connectivitat a la condició activa a través del cuir cabellut es van visualitzar establint el llindar de visualització al màxim de la condició de Sham per a cada banda de freqüència, restant essencialment la condició de Sham. Els canvis de coherència mitjans induïts per l'estimulació en diferents bandes de freqüència es representen a la figura 3.

Els diagrames de topografia mostren la coherència entre parells d'elèctrodes en la condició activa, llindar per la coherència en la condició de Sham, mentre que els diagrames de caixa que es mostren als valors de coherència mitjans llindars a tot el cuir cabellut. L'anàlisi de la coherència global dels canvis al cuir cabellut va revelar que els STAMP van produir augments significatius de la coherència mitjana en diverses bandes de freqüència.

La coherència de l'EEG va augmentar significativament després dels STAMPs a les bandes theta, alfa i del fus (p <{0}}.05) en comparació amb la condició Sham. Les coherències mitjanes a les bandes delta, beta i gamma no difereixen significativament entre les condicions d'estimulació. . Així, els canvis induïts per l'estimulació STAMP en la connectivitat cerebral en bandes de freqüència específiques.

Classificació i predicció del comportament

Els resultats de l'anàlisi de classificació es representen a la figura 4 i es descriuen a la taula 1. Els valors d'importància mitjana dels plecs per a les característiques seleccionades per Boruta es representen a l'esquerra, amb les característiques que es consideren importants destacades en verd (significativament per sobre de la mitjana d'ombra màxima). A través dels plecs, el radi de la banda del cargol (12-15 Hz) es va seleccionar constantment com a característica més important.

Altres característiques importants inclouen: longitud del camí (12–15 Hz) i coherència i densitat mitjanes (3–8 Hz). Les corbes ROC del rendiment del classificador es representen a la dreta. Tal com es descriuen a Mason i Graham (2002), es van realitzar proves U de Mann-Whitney a cada classificador per determinar si el rendiment del classificador era estadísticament significatiu per sobre de l'atzar (AUC=0.5). Totes les proves van reportar valors de p significatius (p <0,001).

A més, vam calcular els intervals de confiança del 95% mitjançant l'enfocament de remuestreig estratificat d'arrencada amb 10 rèpliques d'arrencada000, que van demostrar encara més un rendiment de classificació superior a l'oportunitat (Carpenter i Bithell, 2000).

Així, la precisió de la classificació estava per sobre de l'atzar, i prendre les variables principals de les anàlisis de classificació i regressió (longitud del camí en 16-30 Hz i radi en 12-15 Hz) va conduir al millor rendiment de classificació.

Com a anàlisi de seguiment, les quatre característiques seleccionades per l'algoritme de Boruta per a la classificació es van enviar a proves t, provant la diferència de connectivitat entre les condicions Active i Sham. Els valors p resultants es van corregir amb una taxa de descoberta falsa establerta en {{ 2}}.05.

Els valors p corregits per a la longitud i el radi del camí de 12 a 15 Hz i la coherència mitjana de 3 a 8 Hz eren significatius (p=0,029); la densitat de 3 a 8 Hz també va ser significativa a un nivell de significació alfa ( p=0.05). Així, les característiques de connectivitat que es van alterar significativament després de l'estimulació activa en comparació amb l'estimulació simulada es van trobar pel canal de selecció de funcions. Les característiques de longitud i radi del camí des de la pre-estimulació fins a la post-estimulació es van reduir significativament en la condició activa en comparació amb Sham, mentre que les característiques de coherència i densitat mitjanes van augmentar significativament en comparació amb Sham.

Els diagrames de caixa que mostren aquestes característiques per a ambdues condicions es presenten a la informació de suport Figura S3. Els resultats de l'anàlisi de predicció del comportament es representen a la figura 5 i es descriuen a la taula 2.

Aquí, els canvis en les mesures neuronals després de l'estimulació es van utilitzar com a característiques per predir el canvi en la sensibilitat de la metamemoria de la prova de record (AUC) tant per a les condicions Tag & Cue com per a Shamconditions del dia 2 al dia 3 per identificar les relacions de comportament cerebral.

Els valors d'importància de Boruta per a les característiques teòriques de gràfics es representen a l'esquerra, la longitud del camí a la banda beta (16-30 Hz) es va considerar molt important per predir els canvis en la sensibilitat de la metamemoria i l'única característica seleccionada. A la dreta es representa la relació entre el canvi induït per l'estimulació en la longitud del camí de 16 a 30 Hz i el canvi durant la nit en el rendiment de l'AUC tant per a les dades actives (Tag & Cue) com per a les condicions de Sham.

La correlació entre el canvi en la longitud del camí de la banda beta i el canvi en l'AUC va ser significativa per a la condició activa (r=- 0.66, p=0.003), indicant que els individus amb una longitud de camí reduïda després dels STAMPs tendeixen a mostrar un canvi positiu en el rendiment de la memòria. Aquesta relació no va ser significativa per a la condició de Sham (r=-0,22, p=0,39).

A partir del resultat d'aquestes anàlisis, es van realitzar regressions lineals de seguiment que prediuen el canvi nocturn en la sensibilitat metacognitiva utilitzant la longitud del camí a la banda de 16 a 30 Hz tant per a les dades actives com per a les dades Sham.

Per a les dades actives, la longitud del camí de 16–30 Hz va predir significativament el canvi d'AUC (t=-3,56, p=0.003, adj. R{{7} }.41). Per a les dades de Sham, la longitud del camí de 16 a 30 Hz no va ser un predictor significatiu (t=-0,88, p=0,39, adj. R{2=-0,01). També es van realitzar anàlisis addicionals per comparar les condicions actives i simulades i es descriuen més a la informació de suport.

DISCUSSIÓ

En el present experiment, els participants es van dedicar a una tasca de memòria episòdica mentre rebien patrons espai-temporals únics d'estimulació elèctrica transcranial, i un subconjunt de patrons es va tornar a aplicar durant els estats superiors dels SWO en les nits posteriors per indicar la reactivació de records associats específics (vegeu Pilly et al., 2020).

Aquí, informem dels canvis en la connectivitat cerebral funcional induïts per aquests patrons de tES durant el son que eren predictius dels canvis en la sensibilitat de la metamemòria des del pre-som fins al post-son.

Utilitzant tècniques d'aprenentatge automàtic per identificar característiques importants per classificar entre l'estimulació activa i simulada, vam trobar que les característiques de connectivitat a les bandes theta i del cargol diferien significativament entre les dues condicions.

A més, vam trobar que els canvis en la longitud del camí a la banda beta prediuen canvis de sensibilitat a la memòria, ja que els augments de rendiment durant la nit estaven relacionats amb la disminució de la longitud del camí beta després de l'estimulació.

En conjunt, aquests resultats contribueixen a un nombre creixent d'investigacions que investiguen els processos neuronals subjacents a la reactivació i consolidació de la memòria durant el son i suggereixen que la modulació de la longitud del camí a freqüències específiques durant el procés de consolidació pot conduir a una major confiança i una millor presa de decisions per als records recentment consolidats.

Les ràfegues curtes de tES, o STAMPs, utilitzades en l'experiment actual van augmentar la coherència general del cuir cabellut a les bandes de freqüència més baixa, és a dir, a les bandes theta, alfa i fus, o essencialment de 3 a 15 Hz. Curiosament, els canvis en la connectivitat de la banda del cargol durant el son també es van trobar després de l'aprenentatge; tanmateix, no es van trobar canvis en la connectivitat a les bandes delta o gamma després de l'estimulació STAMP, cosa que està una mica en desacord amb el treball experimental anterior (Mölle et al., 2004).

No obstant això, el protocol d'estimulació utilitzat aquí difereix en gran mesura dels estudis anteriors, és a dir, vam utilitzar ràfegues curtes de corrents elèctrics distribuïts espacialment temporalment dissenyats principalment per indicar memòries específiques a causa de la seva singularitat i associació amb el període de codificació, no modular ni introduir oscil·lacions específiques. És important destacar que l'activitat a les bandes de freqüència informades, particularment les bandes theta i del fus, està relacionada amb el procés de consolidació de la memòria (Staresinaet al., 2015).

Així, els STAMP poden haver modulat els processos en curs de reactivació o consolidació de la memòria durant el son, donant lloc a canvis en la connectivitat a les bandes de freqüència observades. Un treball recent ha qüestionat l'eficàcia del tES per afectar significativament el comportament (Horvath et al., 2015), així com com en la seva capacitat per modular els patrons d'activació neuronal o l'activitat oscil·latòria (Lafon et al., 2017; Vöröslakos et al., 2018).

Tanmateix, altres estudis han demostrat canvis neuronals mesurables en humans i primats no humans després de tES, fins i tot a nivells d'intensitat més baixa (Huang et al., 2017; Krause et al., 2017; Opitz et al., 2016). Una preocupació particular és la capacitat del tES, específicament l'estimulació de corrent altern, d'entrar oscil·lacions neuronals a una freqüència específica.

Aquí, no afirmem que els canvis electrofisiològics reportats siguin deguts a un arrastre oscil·latori a les ràfegues curtes d'estimulació, o que estem induint aquests canvis de nou, sinó que els STAMP actuen per impulsar els processos de consolidació de memòria en curs, que es produeixen a través de subtils modulacions de la xarxa. -nivell de connectivitat. Argumentaríem que els patrons de connectivitat observats durant el son són fenòmens naturals que es produeixen i condueixen a la consolidació de la memòria, i l'estimulació STAMP va actuar sobre aquests processos preexistents per augmentar la sensibilitat de la metamemòria.

La modulació reportada de mètriques teòriques de grafs a les bandes theta i del cargol seguint els STAMPs està en línia amb les investigacions anteriors que implicaven aquestes oscil·lacions en els processos de reactivació i consolidació de la memòria. La reactivació de la memòria dirigida durant el son amb senyals auditius provoca augments de la potència theta i del cargol (Ong et al., 2016; Schreiner et al., 2015; Schreiner i Rasch, 2014).

Nombrosos estudis també han demostrat la importància de l'activitat de la banda theta per a la codificació i recuperació de la memòria durant l'estela (Backus et al., 2016; Lega et al., 2012; Nyhus i Curran, 2010); en particular, les oscil·lacions theta a l'hipocamp són crítiques per a la codificació de la memòria episòdica (Hasselmo et al., 2002; Lin et al., 2017). De la mateixa manera, els fusos talamocorticals estan relacionats amb la memòria episòdica (Van Der Helm et al., 2011) i tenen un paper important en el procés de consolidació de la memòria, facilitant potencialment la transferència d'informació recentment codificada en els lòbuls temporals medials a representacions estables a l'escorça cerebral (Sirota). et al., 2003; Staresina et al., 2015).

Durant el son, l'activitat Theta pot ser indicativa del procés de reactivació de la memòria, mentre que l'activitat del cargol pot reflectir la consolidació activa dels records reactivats. Aquí, els STAMPs poden haver indicat la reactivació de les memòries associades, donant lloc a una consolidació millorada d'aquesta informació. Aquesta consolidació va provocar una millora de la confiança dels records aigües avall.

Les mesures teòriques de gràfics de bandes theta que van ser modulades significativament pels STAMP eren la coherència i la densitat mitjanes. La coherència mitjana es refereix a la coherència mitjana entre tots els vèrtexs, mentre que la densitat es calcula com el nombre de connexions del gràfic, normalitzat pel nombre total de connexions possibles (Sporns, 2003).

Els canvis en aquestes mesures suggereixen que els STAMPs van augmentar la coherència general a la banda theta entre canals, donant lloc a un nombre més gran d'arestes per sobre del llindar de tall i, per tant, a una densitat mitjana de connexió més alta. Aquesta major coherència i densitat poden reflectir un augment de l'intercanvi d'informació a la banda theta entre les àrees neuronals després dels STAMP. Això està en línia amb les troballes anteriors que impliquen augments de la coherència theta entre l'hipocamp i l'escorça rinal (Fell et al., 2003), així com l'escorça frontal (Anderson et al., 2009; Benchenane et al., 2010), tan important per a aprenentatge i memòria, i potencialment crític per a les reactivacions de la memòria (Carr et al., 2011).

Les mesures teòriques del gràfic de la banda del cargol que van diferir significativament després de l'estimulació de STAMP van ser la longitud i el radi del camí. Aquestes mesures estan relacionades: el radi fa referència a l'excentricitat mínima del gràfic i la longitud del camí fa referència a l'excentricitat mitjana del gràfic, on l'excentricitat d'un node es defineix com la distància màxima a qualsevol altre node (Sporns, 2003).

La longitud del camí sovint es considera una mesura de la integració de la xarxa o l'eficiència de la transferència d'informació, amb longituds de camí més petites que reflecteixen una major eficiència (Bullmore i Sporns, 2009; Reijneveld et al., 2007).

Aquí, els STAMPs van provocar una disminució mitjana de la longitud i del radi del camí a la banda del cargol, el que significa que es va reduir l'excentricitat mitjana i mínima i es va augmentar l'eficiència de la transferència d'informació.

Això pot reflectir una reorganització de la xarxa cap a una xarxa de món petit (Watts i Strogatz, 1998), una estructura gairebé òptima entre un sistema perfectament ordenat i organitzat aleatòriament, que permet una major flexibilitat i sincronització de l'activitat neuronal (Barahona i Pecora, 2002). ; Bassett i Bullmore, 2006;Masuda i Aihara, 2004). Els canvis en el "món petit" sovint es mesuren com a canvis en la longitud del camí sense canvis concomitants en l'agrupació local o el coeficient de clúster.

Així, el canvi observat en la longitud del camí pot suggerir una sincronització millorada entre les àrees del cervell, donant lloc a una transferència d'informació més eficient per eixos. Tingueu en compte que els efectes a la banda theta estaven més estretament relacionats amb els canvis generals en la coherència mitjana, essencialment, els canvis en la magnitud de la connectivitat en oposició a l'eficiència.

Tot i que les dades aquí no poden establir un vincle causal entre aquests canvis, una relació hipotètica és que STAMP va provocar una major connectivitat a la banda theta (Fell et al., 2003) i l'eficiència de transferència d'informació de Spindle, mesurada com a longitud del camí, es va augmentar per compensar. per a aquest augment, que condueix a una reactivació de la memòria més gran.

For more information:1950477648nn@gmail.com