Alteracions de la connectivitat cerebral durant el son per neuroestimulació transcranial de bucle tancat Predicció de la sensibilitat de la metamemòria Part 4

Entre els estudis, hi ha una gran variabilitat en les bandes de freqüència escollides per delimitar els eixos lents i ràpids (Ayoub et al., 2013; Holz et al., 2012; Schabus et al., 2007), i les evidències recents suggereixen que aquestes delineacions poden variar en cada individu. (Cox et al., 2017).

El fus ràpid és una àrea del nostre cervell que està estretament relacionada amb la nostra memòria. La investigació demostra que quan estem involucrats en el procés d'aprenentatge i memòria, els cargols ràpids es tornen més actius, millorant així la nostra memòria.

La funció dels cargols ràpids és enfortir i consolidar els nostres records. Quan rebem informació nova, els eixos ràpids recullen informació d'altres àrees del cervell i la transformen en fragments de memòria que podem emmagatzemar i recordar. Per tant, els cargols ràpids són crucials per als nostres processos d'aprenentatge i memòria.

Llavors, com millorar la nostra funció de cargol ràpid? En primer lloc, hem de mantenir uns bons hàbits de vida. El somni adequat, una dieta saludable i l'exercici regular tenen un paper important en la salut i la funció del vostre fus ràpid. A més, centrar-nos en l'aprenentatge i el pensament pot estimular l'activitat dels cargols ràpids i millorar la nostra memòria.

En resum, els cargols ràpids estan inextricablement lligats a la nostra memòria. Mantenint una vida sana i prestant atenció a l'aprenentatge, podem millorar la nostra funció del cargol ràpid i millorar la nostra memòria, per afrontar millor els reptes de la vida i l'aprenentatge. Siguem optimistes i treballem per un futur millor. Es pot veure que hem de millorar la memòria, i Cistanche deserticola pot millorar significativament la memòria perquè Cistanche deserticola és un material medicinal tradicional xinès que té molts efectes únics, un dels quals és millorar la memòria. L'eficàcia de Cistanche deserticola prové dels molts ingredients actius que conté, com l'àcid tànic, polisacàrids, glicòsids flavonoides, etc. Aquests ingredients poden promoure la salut del cervell de diverses maneres.

Feu clic a Coneix 10 maneres de millorar la memòria

Hem seleccionat 8–12 Hz i 12–15 Hz com a bandes per investigar per separat els eixos lents versus els ràpids, i els nostres resultats suggereixen que la connectivitat a la banda del eix ràpid estava modulada específicament per STAMPs.

No obstant això, pot haver-hi variabilitat en les delimitacions de la banda del cargol entre els participants de l'experiment, donant lloc a la superposició de l'activitat del cargol lenta i ràpida en aquestes bandes. A les nostres dades, les longituds del camí a les bandes de 8-12 Hz i 12-15 Hz. estaven altament correlacionats (r=0.88), cosa que suggereix un alt grau de superposició entre aquestes bandes de freqüència.

Per tant, afirmem aquí que l'activitat del cargol va ser modulada pels STAMP, però caldrà una anàlisi addicional per delimitar específicament entre els cargols ràpids i lents. A més, vam utilitzar un enfocament basat en bandes de freqüència per adaptar-nos a l'anàlisi de connectivitat i aprenentatge automàtic que vam implementar; tanmateix, els cargols són esdeveniments transitoris que es produeixen breument en el temps.

Tot i que l'enfocament aquí probablement va capturar l'activitat relacionada amb els cargols, un enfocament basat en esdeveniments més centrat en el qual s'identifiquen esdeveniments específics del cargol pot dilucidar encara més el seu paper en la metacognició.

Els resultats de l'anàlisi de regressió van mostrar que els canvis en la longitud del camí a la banda beta estaven relacionats amb els canvis en la sensibilitat de la memòria de presleep a postsleep en la condició activa. La relació informada va anar en una direcció sensata, amb una longitud del camí més baixa (més eficiència) relacionada amb millores en el rendiment metacognitiu.

Tingueu en compte que, però, la longitud del camí beta no difereix significativament entre les condicions Active i Sham, cosa que suggereix que l'efecte captura diferències individuals més fines, en què els individus que presenten una reorganització de la xarxa cap a una major eficiència després de l'estimulació STAMP mostren una millora de la metamemòria durant la nit més gran que els que no ho fan.

Això es parla més a fons a la informació de suport. Aquesta troballa és força nova, ja que cap estudi previ del nostre coneixement ha examinat els canvis en la connectivitat funcional després de l'estimulació durant el son que es relacionen amb els canvis de comportament.

 Els estudis que investiguen l'aprenentatge i el rendiment visuomotor, com ara les tasques de traçament mirall, han informat de canvis en la sincronització i la connectivitat de la banda beta durant i després de la tasca (Classen et al., 1998; Kilner et al., 2004; Piantoni et al., 2015). No obstant això, els estudis que examinen les relacions de connectivitat teòrica de gràfics amb el rendiment de la memòria episòdica, que es van provar en l'experiment actual, generalment no han examinat ni informat canvis en la connectivitat de la banda beta (Burke et al., 2013).

Tanmateix, els canvis en la longitud del betapath s'han relacionat amb la progressió de la malaltia d'Alzheimer, és a dir, els pacients amb malaltia d'Alzheimer presenten longituds de camí beta més altes que els controls sans, i la longitud del betapath està correlacionada negativament amb la puntuació de l'examen de l'estat minimental (MMSE) (Stam et al. .,2006). A més, la investigació en la neurofisiologia oscil·latòria del son ha demostrat que l'activitat rítmica més ràpida (és a dir, en el rang beta/gamma) està present i sostinguda durant la fase de despolarització de l'ona lenta i en gran part absent durant la fase d'hiperpolarització (Compte et al., 2008; Steriade). , 2006; Steriade et al., 1996).

Aquesta activitat augmentada pot estar relacionada específicament amb les neurones noradrenèrgiques del sistema del locus coeruleus (Eschenko et al., 2012), que pot promoure la plasticitat cortical, un component important de la consolidació de la memòria.

Per tant, és una possibilitat que l'organització i l'activitat de la xarxa de banda beta durant els SWO puguin ser, en general, un aspecte important dels processos de consolidació i funcionament de la memòria episòdica, que es poden orientar i millorar mitjançant una estimulació STAMP específica. Una limitació potencial de l'estudi actual és la manca d'un condició de control per descartar l'efecte global de l'estimulació sobre la connectivitat.

És a dir, s'haurien pogut aplicar STAMP durant el son que no estava lligat a cap episodi durant la codificació per comparar els canvis de connectivitat després dels STAMP etiquetats amb els canvis posteriors als STAMP no etiquetats.

Donat el nombre limitat de STAMPs i la complexitat del disseny experimental, vam optar per maximitzar el nostre poder estadístic mitjançant l'ús de tots els STAMPs per indicar la memòria durant el son.

Tanmateix, aquesta condició hauria estat especialment útil per entendre els nostres resultats de classificació. Actualment, podem dir que les característiques seleccionades poden delimitar les condicions Active i Sham, i això pot ser degut a processos de consolidació en la condició Activa en comparació amb la condició Falsa; tanmateix, aquests també poden ser canvis generals després de l'estimulació.

En canvi, estem segurs que la relació de la longitud del camí beta amb els canvis de sensibilitat de la metamemòria està relacionada amb els processos de consolidació que depenen del son.

Els nostres resultats de comportament mostren que l'estimulació STAMP va comportar beneficis per a la condició Tag & Cue en comparació amb les altres condicions, demostrant un benefici específic en contraposició a un benefici induït per estimulació més genèric per a la metamemòria. D'acord amb això, els canvis en la longitud del camí beta van predir específicament canvis en els canvis de l'AUC de Tag & Cue i no van ser predictius de la sensibilitat en la condició de Sham.

Els treballs anteriors que examinaven la connectivitat cerebral amb mesures teòriques de gràfics sovint han adoptat un enfocament més limitat examinant mesures específiques o bandes de freqüència específiques d'interès (Sadaghiani et al., 2015; Song et al., 2014).

Vam optar per utilitzar un enfocament d'aprenentatge automàtic de cerca a través d'una gran col·lecció de mesures en diferents bandes de freqüència per identificar canvis significatius després de l'estimulació i utilitzar la validació creuada i la comparació amb models base per validar les nostres troballes. Tanmateix, aquest mètode no està exempt de limitacions.

Les característiques seleccionades poden variar en funció de l'algoritme o el conjunt de passos de processament escollits. A més, per millorar molt el rendiment, vam eliminar les característiques altament colineals; tanmateix, aquestes característiques eliminades podrien encara ser d'interès teòric.

Hem realitzat proves estadístiques de seguiment per assegurar-nos que el nostre conjunt final de característiques seleccionades difereix estadísticament entre les condicions d'estimulació i/o predir el rendiment; no obstant això, hi pot haver altres característiques de connectivitat en determinades bandes que també estan significativament modulades per STAMPs i/o són predictives del comportament, però simplement no van ser seleccionades per l'algorisme.

Tanmateix, creiem que la relació entre la longitud del camí beta i el comportament és robusta, ja que l'algoritme de Boruta la considerava molt significativa i va predir significativament les dades de comportament, i probablement aquest efecte no s'hauria trobat si només haguéssim examinat més mesures estàndard i bandes de freqüència. Estudis futurs poden identificar el paper específic que juga la connectivitat de la xarxa beta en la memòria episòdica i els processos de presa de decisions.

AGRAÏMENTS

Aquest treball va comptar amb el suport de la DARPA i l'Oficina d'Investigació de l'Exèrcit. Les opinions, opinions i/o troballes expressades són les de l'autor i no s'han d'interpretar com a representacions de les opinions o polítiques oficials del Departament de Defensa o del Govern dels Estats Units.

INFORMACIÓ DE SUPORT

Les funcions de connectivitat, així com els valors de sensibilitat de la metamemòria, s'inclouen a la informació de suport disponible per a aquest article.

APORTACIONS DE L'AUTOR

Ryan Hubbard: Conceptualització; Anàlisi formal; Metodologia; Redacció: esborrany original; Redacció: revisió i edició. Iman Zadeh: Conceptualització; Anàlisi formal; Metodologia;Recursos; programari; Redacció: esborrany original. Aaron Jones: cura de dades; Recursos. BradleyRobert: curació de dades; Recursos. Natalie Bryant: cura de dades; Recursos; Programari.Vincent Clark: Curació de dades; Recursos. Praveen Pilly: Conceptualització; Anàlisi formal; Adquisició de finançament; Investigació; Administració de projectes; supervisió; Redacció: esborrany original; Redacció: revisió i edició.

INFORMACIÓ DE FINANÇAMENT

Praveen Pilly, Agència de Projectes d'Investigació Avançada de Defensa (https://dx.doi.org/10.13039/100000185), ID del premi: W911NF-16-C-0018.

DECLARACIÓ DE CONFLICTE D'INTERESSOS

L'últim autor, Praveen K. Pilly, té una patent sobre l'ús de l'estimulació elèctrica transcranial per a la reactivació de la memòria dirigida (patent dels EUA núm. 10.307.592). Vincent P. Clark és assessor científic de NeuroGeneces, LLC. Tots els autors declaren que la investigació es va dur a terme en absència d'altres interessos financers o no financers en competència.

REFERÈNCIES

1.Anderson, KL, Rajagovindan, R., Ghacibeh, GA, Meador, KJ i Ding, M. (2009). Les oscil·lacions theta medien la interacció entre l'escorça prefrontal i el lòbul temporal medial a la memòria humana. 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 i Paller,KA (2012). La reactivació de la memòria durant el son influeix en l'aprenentatge d'habilitats. 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. i Marshall, L. (2013). Efectes diferencials sobre l'activitat de l'eix ràpid i lenta, i l'oscil·lació lenta del son en humans amb carbamazepina i flunarizina per antagonitzar l'activitat dels canals de Na+ i Ca2+ depenent del voltatge. Sleep, 36(6),905–911. https://doi.org/10.5665/sleep.2722, PubMed: 23729934

4.Backus, AR, Schoffelen, JM, Szebényi, S., Hanslmayr, S. i Doeller, CF (2016). Les oscil·lacions theta hipocampal-prefrontal admeten la integració de la memòria. Biologia actual, 26(4), 450–457.https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.12.048, PubMed: 26832442

5. Baird, B., Smallwood, J., Gorgolewski, KJ i Margulies, DS (2013). Les xarxes medials i laterals a l'escorça prefrontal anterior donen suport a la capacitat metacognitiva per a la memòria i la percepció. Journal of Neuroscience, 33(42), 16657–16665. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0786-13.2013, PubMed: 24133268

6.Barahona, M., & Pecora, LM (2002). Sincronització en sistemes de món petit. Cartes de revisió física, 89(5), 054101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.054101, PubMed: 12144443

7. Bassett, DS i Bullmore, ED (2006). Xarxes cerebrals del món petit. 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 i Wiener, SI (2010). Oscil·lacions theta coherents i reorganització del temps d'espiga a la xarxa hipocampal-prefrontal després de l'aprenentatge. Neuron, 66(6), 921–936. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2010.05.013, PubMed: 20620877

9.Benjamini, Y., & Hochberg, Y. (1995). Controlar la taxa de descoberta falsa: un enfocament pràctic i potent per a proves múltiples. Journalof the Royal Statistical Society, 57, 289–300.

10.Berens, P. (2009). CircStat: una caixa d'eines de MATLAB per a estadístiques circulars. Journal of Statistical Software, 31(10), 1–21.

For more information:1950477648nn@gmail.com