Orientació a la xarxa frontoparietal mitjançant l'estimulació bifocal transcranial de corrent altern durant una tasca d'aprenentatge de seqüències motrius en adults majors sans, part 1
Oct 25, 2023
abstracte
Antecedents: les persones grans sans mostren una disminució del rendiment motor i de la capacitat d'aprenentatge motor, així com del rendiment de la memòria de treball (WM). S'ha suggerit que WM participi en processos d'aprenentatge motor, com ara l'aprenentatge de seqüències. L'evidència correlacional ha demostrat la implicació de la xarxa frontoparietal (FPN), una xarxa subjacent als processos WM, en l'aprenentatge de la seqüència motriu.
L'aprenentatge motor fa referència als mètodes per millorar l'eficiència de l'aprenentatge i la memòria mitjançant esports, música, dansa, arts marcials, etc. A diferència dels mètodes d'aprenentatge tradicionals, l'aprenentatge motor presta més atenció al funcionament coordinat del cos i el cervell, fent que l'aprenentatge sigui més relaxat i agradable. .
L'impacte de l'aprenentatge motor en la memòria és molt important. Mitjançant l'exercici, podem millorar el nivell metabòlic del cos, accelerar la circulació sanguínia i subministrar completament oxigen i nutrients al cervell. Al mateix temps, l'aprenentatge motor també pot estimular l'hipocamp del cervell, que és una àrea clau d'emmagatzematge de memòria que ens pot ajudar a recordar i comprendre millor el coneixement.
A més, l'aprenentatge motor també pot millorar la concentració i la concentració de les persones. Durant l'exercici, el cos humà segrega grans quantitats de neurotransmissors com la dopamina i l'adrenalina, que ens poden fer sentir més positius i enèrgics. Això ens és molt útil per centrar-nos millor en les tasques d'aprenentatge.
En l'aprenentatge motor, podem triar una varietat de mètodes d'exercici, com saltar la corda, jugar a bàsquet, ballar, ioga, etc. Els diferents mètodes d'exercici tenen diferents efectes sobre el cervell. Per exemple, ballar ens pot ajudar a controlar millor el ritme del cos i millorar la consciència espacial; jugar a bàsquet ens pot ajudar a percebre millor l'entorn extern i a afrontar situacions complexes.
En resum, l'aprenentatge motor té un paper important a l'hora de millorar l'eficiència de l'aprenentatge i la memòria. Hem d'integrar l'exercici en l'aprenentatge diari, aprofitar al màxim la sinergia del cos i el cervell, i aprendre i créixer de manera més agradable. Es pot veure que hem de millorar la nostra memòria. Cistanche deserticola pot millorar significativament la memòria perquè Cistanche deserticola és un material medicinal tradicional xinès amb molts efectes únics, un dels quals és millorar la memòria. L'eficàcia de la carn picada prové dels diferents ingredients actius que conté, entre ells àcid, polisacàrids, flavonoides, etc. Aquests ingredients poden afavorir la salut cerebral de diverses maneres.
Feu clic a Coneix 10 maneres de millorar la memòria
Tanmateix, actualment no hi ha proves causals. Els estudis d'estimulació cerebral no invasiva (NIBS) s'han centrat fins ara principalment en àrees relacionades amb el motor per millorar l'aprenentatge de la seqüència motora, mentre que encara no s'han abordat les àrees associades amb aspectes més cognitius de l'aprenentatge motor. Hipòtesi: en aquest estudi, pretenem proporcionar evidència causal. per a la implicació dels processos de WM i la FPN subjacent en la realització amb èxit d'una tasca d'aprenentatge de seqüències motores mitjançant l'ús de l'estimulació de corrent altern tatranscranial (tACS) dirigida a la FPN durant una tasca d'aprenentatge de seqüències motores.
Mètodes: en una cohort de 20 adults grans sans, vam aplicar tACS bifocals en el rang theta al FPN durant una tasca d'aprenentatge de seqüències. Amb l'ús d'un disseny doble cec i creuat, vam provar l'eficàcia de l'actiu en comparació amb l'estimulació simulada. Es van utilitzar dues versions de la tasca motora: una amb alta i una altra amb baixa càrrega de WM, per explorar l'eficàcia de l'estimulació en tasques que difereixen en la demanda de WM. A més, es van abordar els efectes de l'estimulació sobre el rendiment de la WM mitjançant una tasca N-back. La freqüència tACS es va personalitzar mitjançant EEG mesurant la freqüència màxima theta individual durant la tasca N-back.
Resultats: L'aplicació de theta tACS personalitzat al FPN va millorar el rendiment durant la tasca d'aprenentatge de la seqüència motora amb una càrrega WM elevada (p < 0,001), però no amb una càrrega WM baixa. L'estimulació activa va millorar significativament tant la velocitat (p < 0,001) com la precisió (p ¼ 0,03) durant la tasca amb una càrrega WM elevada. A més, el paradigma d'estimulació va millorar el rendiment de la tasca N-back per al 2- tasca enrere (p ¼ ,013), però no per a 1-enrere i 3-enrere.
Conclusió: el rendiment durant una tasca d'aprenentatge de seqüències motrius es pot millorar mitjançant tACS theta bifocal personalitzat a la FPN quan la càrrega de WM és alta, cosa que indica que l'eficàcia d'aquest paradigma d'estimulació depèn de la demanda cognitiva durant la tasca d'aprenentatge. Aquestes dades proporcionen més evidència causal de la implicació crítica dels processos WM i la FPN durant l'execució d'una tasca d'aprenentatge de seqüències motrius en persones grans sanes. Aquestes troballes obren noves possibilitats interessants per contrarestar la disminució relacionada amb l'edat del rendiment motor, la capacitat d'aprenentatge i el rendiment WM.
1. Introducció
La capacitat d'adquirir noves habilitats motrius és important en la vida diària. L'aprenentatge motor és un procés que depèn de la pràctica en què els moviments es realitzen amb més rapidesa i precisió [1]. Una gran quantitat d'investigacions ha contribuït a una millor comprensió dels substrats neuronals i dels mecanismes subjacents implicats en l'adquisició, consolidació i retenció de noves habilitats motrius. Els estudis neurocientífics s'han centrat principalment en la xarxa motora i el paper fonamental de l'escorça motora primària (M1). 2e4].
Aquest és especialment el cas dels estudis d'estimulació cerebral no invasiva (NIBS) que intenten millorar l'aprenentatge motor combinant la pràctica d'una tasca motriu difícil amb un paradigma d'estimulació [5e8]. No obstant això, els estudis han suggerit que les tasques motrius difícils, com l'aprenentatge de seqüències motrius (MSL), no es basen exclusivament en processos relacionats amb el motor, sinó també en processos cognitius, com la memòria de treball (WM) [4,9,10]. Sorprenentment, les àrees cerebrals relacionades amb WM no han estat un objectiu per als paradigmes NIBS destinats a estudiar MSL.
MSL és un procés on s'associen moviments independents, que finalment resulta en una seqüència de diversos elements que es pot realitzar de manera ràpida i precisa [4,11]. Els estudis han demostrat la implicació de WM en MSL [12e14]. WM es refereix a la capacitat d'emmagatzemar i manipular temporalment la informació a la ment [15]. La variabilitat interindividual en WM, per exemple, consisteix en el nombre d'elements que es poden mantenir i treballar [4]. Això és important per a MSL, especialment durant el procés d'agrupació d'elements d'aquesta seqüència en "trossos".
Aquest procés de fragmentació dóna lloc a una execució més ràpida dels moviments [16e18]. Molts estudis han demostrat que les persones grans sanes mostren una disminució de la capacitat d'aprendre seqüències motrius [12, 14]. A més, l'envelliment disminueix les funcions cognitives, inclosa la WM [19]. Per tant, recentment s'ha suggerit una interacció entre l'edat, la capacitat de WM i el MSL [14], tot i que l'evidència causal a favor d'aquest suggeriment segueix sent limitada.
Una neurotecnologia prometedora per proporcionar proves causals és l'ús de NIBS, com l'estimulació transcranial de corrent altern (tACS) [20e23]. Aquesta tècnica permet interferir de manera exògena amb l'activitat oscil·latòria en curs i orientar-se a xarxes específiques, com ara la xarxa fronto-parietal (FPN), per millorar o disminuir específicament les funcions cognitives respectives, com els processos WM [24,25].
La FPN, una xarxa relacionada amb WM, s'activa durant les tasques de seqüència motora [18,26e29]. Els processos cognitius es basen en interaccions coordinades dins i entre les xarxes cerebrals, implementades al cervell per activitat oscil·latòria [30,31]. Per exemple, l'eficiència augmenta mitjançant la sincronització oscil·latòria del tret neuronal, que crea conjunts de neurones que duen a terme funcions computacionals específiques [31,32]. El principal mecanisme de treball del tACS és enganxar o sincronitzar xarxes neuronals[20,33].
La freqüència d'estimulació s'ajusta perquè coincideixi amb la freqüència oscil·latòria endògena i el seu estat cerebral. Més concretament, tACS permet la interacció exògena amb oscil·lacions en curs, que pot donar lloc a una coherència millorada dins de les xarxes amb el respectiu impacte conductual [23,33,34]. Les oscil·lacions neuronals en el rang theta (4e8 Hz) es dediquen a les tasques de WM, amb un augment de la potència theta durant l'augment de la càrrega de WM [35e37]. Polania et al. i Violante et al. han demostrat una relació causal entre la sincronització de les oscil·lacions theta amb una diferència de fase relativa 0⁰ en el FPN i la millora del rendiment de WM [24, 25]. No obstant això, falta coneixement sobre els efectes de la sincronització induïda per tACS de les oscil·lacions theta a la FPN i MSL.
En aquest estudi, hem volgut determinar una relació causal entre WM i MSL en adults grans sans. Per fer-ho, es va aplicar theta tACS personalitzat a l'escorça prefrontal dorsolateral dreta (DLPFC) i a l'escorça parietal posterior (PPC) destinada a millorar la MSL mitjançant l'entrenament de la tasca de toc seqüencial dels dits (SFTT) [3]. Per avaluar la importància de la WM durant la MSL i com això es veu afectat per l'estimulació FPN, es van utilitzar dues versions de l'SFTT. Les versions es diferencien en termes de càrrega WM baixa i alta.
La càrrega de WM es va mantenir baixa mostrant explícitament la seqüència en una pantalla durant la tasca [38]. A la versió d'alta càrrega de WM, aquesta seqüència s'havia de memoritzar abans de la tasca i no es mostrava durant la tasca. Aquest manteniment en línia de la seqüència mentre es realitzen els moviments depèn de manera rellevant dels processos WM [39].
A més, verifiquem si el paradigma d'estimulació actual millora la WM amb l'ús d'una tasca N-back [24]. Amb aquest estudi, introduïm el FPN com una ubicació d'objectiu d'estimulació addicional per al rendiment motor i la millora de l'aprenentatge i aclarim la importància de tenir en compte els processos cognitius durant els paradigmes MSL.
2. Mètodes
2.1. Participants
En aquest estudi, vam reclutar N ¼ 21 participants sans, majors i dretans (N ¼ 11 dones, edat mitjana ± DS: 69,6 ± 4,4, quocient mitjà de lateralitat inventari d'Edimburg 85,03 ± 17,3) [40]. Es van considerar les dades de N ¼ 20 participants a causa de l'abandonament d'un participant causat per un canvi no relacionat en la salut física. Els criteris d'inclusió van ser: 60 anys [41e43], dretà i absència de contraindicacions per a l'estimulació elèctrica transcranial (tES).
Els criteris d'exclusió van ser: malalties neuropsiquiàtriques, antecedents de convulsions, medicació que potencialment interacciona amb tES, disfunció musculoesquelètica que perjudica els moviments dels dits, músic professional i ingesta de narcòtics. Tots els participants han signat un consentiment informat. L'estudi es va realitzar d'acord amb la declaració d'Hèlsinki [44]. Es va obtenir l'aprovació ètica del comitè d'ètica cantonal de Vaud, Suïssa (número de projecte: 2017-00765).
2.2. Disseny experimental
El disseny d'aquest estudi va ser doble cec, controlat per simulació i creuat. Va consistir en dues sessions abans del crossover i dues sessions després del crossover. Durant la sessió del dia 1, els participants van ser informats, seleccionats i es va demanar que omplissin tres qüestionaris diferents (qüestionari de seguretat tES, Edinburgh Handedness Inventory (EHI), Center for Epidemiological Studies DepressionScale (CES-D)) [40,45]. Després, els participants van realitzar una prova Nback amb adquisició d'EEG per a l'anàlisi de freqüència màxima.
Després de la mesura de l'EEG, els participants van fer l'entrenament motor i l'entrenament cognitiu amb tACS concurrents. L'endemà els participants van realitzar només l'entrenament motor amb tACS. La condició d'estimulació es va mantenir igual els dos dies consecutius i es va canviar després de l'encreuament. L'ordre d'estimulació va ser definit de manera pseudoaleatoria per un experimentador no implicat en l'adquisició de dades.
La ceguesa per a la condició d'estimulació tant del participant com de l'experimentador va ser assegurada per un experimentador addicional que va establir els paràmetres i va encendre els estimuladors durant l'experiment. Entre les sessions creuades abans i després hi va haver un període mínim de dues setmanes, basat en el nostre treball anterior [46]. Les mateixes tasques, amb seqüències diferents, es van repetir després de l'encreuament, excloent els qüestionaris. Vegeu la figura 1 A per a la cronologia del disseny de l'estudi.
For more information:1950477648nn@gmail.com
