Gwelliannau Hirhoedlog, Anghymdeithasol yn y Cof Gweithredol A'r Cof Hirdymor mewn Oedolion Hŷn Gyda Niwroseiwleiddio Ailadroddus Rhan 3

Dyblygu canfyddiadau cynradd mewn sampl annibynnol.

Wedi cynnal arbrawf ychwanegol i brofi a yw'r arsylwadau sylfaenol o Arbrawf 1 yn atgynhyrchu mewn sampl annibynnol. Roedd Arbrawf 3 yn cynnwys 30 o gyfranogwyr hŷn ar hap i dderbyn naill ai gama DLPFC neu niwrofodyliad theta IPL yn ystod perfformiad y dasg adalw am ddim.

Mae perthynas agos rhwng niwrofodyliad a chof. Mae niwromodyliad yn gwella cof trwy hyrwyddo cysylltiadau a throsglwyddo gwybodaeth rhwng celloedd yr ymennydd. Mae cof yn gonglfaen pwysig i oroesiad a datblygiad dynol. Trwy reoleiddio niwral, gall ein helpu i feistroli a chymhwyso gwybodaeth yn well.

Gall niwromodiwleiddio effeithio ar sawl agwedd ar y cof. Yn gyntaf, gall niwrofodiwleiddio ddylanwadu ar weithgaredd yn y cortecs cerebral, a thrwy hynny modiwleiddio canfyddiad, sylw, a galluoedd gwybyddol. Dyma'r sail ar gyfer ffurfio cof, a thrwy niwrofodyliad, gallant ein helpu i ddeall, cofio a chymhwyso gwybodaeth yn well.

Yn ail, gall niwrofodiwleiddio hefyd fodiwleiddio'r cysylltiadau a'r signalau rhwng niwronau. Gall nifer a strwythur y cysylltiadau rhwng niwronau effeithio'n uniongyrchol ar allu cof. Gellir gwella'r cysylltiadau a'r signalau rhwng niwronau trwy niwrofodyliad, a thrwy hynny wella gallu cof.

Yn ogystal, gall niwrofodiwleiddio ddylanwadu ar yr hippocampus a phoblogaethau niwronaidd eraill yn yr ymennydd i hyrwyddo cadw cof ac adolygu hirdymor. Trwy niwrofodiwleiddio, gallwn reoleiddio'r cysylltiadau rhwng poblogaethau o niwronau yn well a gwella amgodio a storio atgofion.

I gloi, mae'r berthynas rhwng niwrofodyliad a chof yn agos iawn. Trwy wella niwrofodyliad, gallwn wella ein cof a gwell gafael ar wybodaeth a'i chymhwyso. Mae hyn yn cael effaith gadarnhaol ar ein hastudiaeth, gwaith, a bywyd, felly dylem dalu sylw i effaith niwrofodiwleiddio ar y cof, a hyrwyddo datblygiad niwrofodiwleiddio a chof trwy ymarfer corff, rheoleiddio dietegol, ac ati Gellir gweld ein bod ni angen gwella cof, a gall Cistanche deserticola wella cof yn sylweddol oherwydd bod Cistanche deserticola yn ddeunydd meddyginiaethol Tsieineaidd traddodiadol sydd â llawer o effeithiau unigryw, ac un ohonynt yw gwella cof. Mae effeithiolrwydd briwgig yn dod o'r gwahanol gynhwysion gweithredol sydd ynddo, gan gynnwys asid, polysacaridau, flavonoidau, ac ati. Gall y cynhwysion hyn hybu iechyd yr ymennydd mewn gwahanol ffyrdd.

Cliciwch gwybod atchwanegiadau i wella cof

Roedd y protocol niwrofodiwleiddio a ddilynwyd yn debyg i raddau helaeth i Arbrawf 1, ac eithrio bod y niwrofodiwleiddio wedi'i berfformio am dri yn hytrach na phedwar diwrnod yn olynol ac nad oedd yn cynnwys dilyniant hirdymor.

Archwiliwyd perfformiad cof ar y llinell sylfaen ac yn ystod pob sesiwn niwrofodiwleiddio. ANOVA cymysg gyda safle dydd (gwaelodlin, diwrnod 1, diwrnod 2 a diwrnod 3) a safle cyfresol (uchafiaeth, canol 1, canol 2, canol 3 a hwyrni) fel ffactorau a grŵp o fewn pynciau (DLPFCgamma ac IPL theta) rhwng- datgelodd ffactor pynciau wahaniaethau sylweddol ym mherfformiad y cof (diwrnod × safle cyfresol × grŵp: F7.9,220.8=6.315, P<0.001, ηp 2=0.184; Fig. 6a), and this effect remained significant even after accounting for covariates (F7.7,176.1=5.887, P<0.001, ηp 2=0.204). 

Datgelodd ANOVAs dilynol ryngweithiad sylweddol rhwng safle cyfresol a grŵp ar ddiwrnodau 2 a 3 o niwrofodyliad a rhyngweithio sylweddol rhwng dydd a grŵp ar gyfer y clystyrau uchafiaeth a diweddaredd (Tabl Atodol 4). Dangosodd profion-t sampl annibynnol dwy ochr fod perfformiad cof yn y clwstwr uchafiaeth wedi gwella'n sylweddol yn y grŵp gama DLPFC o'i gymharu â grŵp theta IPL ar ddiwrnod 2 a diwrnod 3 o niwrofodyliad (Ffig. 6a, top).

Roedd perfformiad yn y clwstwr diweddaredd yn sylweddol uwch yn y grŵp theta IPL o'i gymharu â grŵp gama DLPFC ar ddiwrnod 3 yr ymyriad (Ffig. 6a, gwaelod). Mae'r rhain yn arwain at arsylwadau cyfochrog o Arbrawf 1 (Ffig. 2a, chwith). Nid oedd perfformiad gwaelodlin yn gwahaniaethu rhwng y ddau grŵp (Tabl Atodol 4), gan ddyfarnu gwahaniaethau rhwng grwpiau nad oeddent yn benodol yn benodol.

Wrth archwilio'r berthynas rhwng swyddogaeth wybyddol llinell sylfaen a pherfformiad cof, canfuom fod unigolion â sgorau MoCA is yn y grŵp DLPFCgamma yn dangos gwell perfformiad cof ar ddiwrnod 3 yn unig yn y clwstwr uchafiaeth (r13= -0.672, P=0.006; Ffig. 6b,c), tra bod y rhai â sgorau MoCA is yn y grŵp theta IPL yn dangos gwell perfformiad cof ar ddiwrnod 3 yn unig yn y clwstwr diweddaredd (r13= −0.618,P=0.014; Ffig. 6ch,d), yn debyg i'r canfyddiadau yn Arbrawf 1 (Ffig. 5).

Gyda’i gilydd, mae’r arsylwadau hyn mewn sampl annibynnol o gyfranogwyr yn atgynhyrchu prif ganfyddiadau Arbrawf 1, gan gryfhau ymhellach hyder yn y casgliadau a dynnir ohonynt.

Trafodaeth

Rydym yn cyflwyno tystiolaeth ar gyfer gwelliannau dethol mewn oedolion hŷn WM ac LTM trwy ataliad ysbectrol dissociable o ymennyddrhythmau, a chaiff y gwelliannau eu cynnal am o leiaf 1 mis ar ôl ymyrraeth. Dangosodd Arbrawf 1 fod newidiadau dethol i ffwythiant WM a LTM yn bosibl trwy gaethiwo thetarhythmau yn yr IPL a rhythmau gama yn y DLPFC, yn y drefn honno.

Dangosodd Arbrawf 2 nad oedd newid yr amleddau modiwleiddio rhwng y ddau ranbarth yn arwain at unrhyw fanteision. O ganlyniad, y cyfuniad o leoliad anatomegol ac amledd rhythmig sy'n pennu'r swbstrad priodol ar gyfer gwella cof.

Ar ben hynny, cadarnhaodd fod y gwelliannau a welwyd yn ystod Arbrawf 1 o ganlyniad i gaethiwo cylchedau ymennydd swyddogaethol benodol ac nid oherwydd effeithiau amhenodol fel ysgogiad trawsgroenol transretinalor 33.

Yn ogystal, gwelsom fwy o welliannau mewn unigolion â swyddogaeth wybyddol waeth. Cafodd y canfyddiadau hyn eu hailadrodd ymhellach mewn sampl annibynnol ar Arbrawf 3.

Canfuom ymhellach fod y cyflymder y mae swyddogaeth thema yn gwella yn ystod yr ymyriad yn rhagfynegi cryfder cof 1 mis ar ôl yr ymyriad, gan roi metrig pwysig i fesur ymatebolrwydd triniaeth mewn astudiaethau yn y dyfodol.

Gyda'i gilydd, mae'r canfyddiadau hyn yn awgrymu y gellir gwella gweithrediad cof yn ddetholus ac yn gynaliadwy mewn oedolion hŷn trwy fodiwleiddio rhythmau ymennydd swyddogaethol benodol.

Efallai y bydd y penodoldeb yr effeithiodd niwrofodyliad rhythmig gwahanol ar wahanol swyddogaethau cof yn syndod o ystyried y llenyddiaeth sy'n dogfennu cyfranogiad cyffredinol rhanbarthau blaen a pharietal a rhythmau theta a gama toWM a swyddogaeth LTM36,37.

Mae hyn yn arbennig o wir oherwydd bod niwromodiwleiddio wedi'i berfformio yn ystod amgodio ac adalw pob gair a gyflwynwyd yn ystod rhestr. Mae ein canfyddiadau’n awgrymu’n gryf bod ein hymyriadau wedi trin dwy lawdriniaeth wybyddol wahanol. Yn dilyn y fframwaith storfa ddeuol, rydym yn damcaniaethu bod modiwleiddio IPLtheta wedi gwella gweithrediadau WM.

Fodd bynnag, yn wahanol i astudiaethau niwrofodiwleiddio blaenorol gyda memoranda gweledol-ofodol18, nid ydym yn credu bod modiwleiddio theta IPL wedi gwella gallu WM per se. Pe bai hynny'n wir, yna byddai gwelliannau mewn perfformiad cof hefyd wedi'u gweld mewn rhai clystyrau lleoliad canol yn ogystal â'r clwstwr diweddaredd.

Nid ydym ychwaith yn disgwyl cynnydd mewn swyddogaeth sylw cyffredinol gyda modiwleiddio theta IPL. Er bod rhythmau theta parietal yn cael eu damcaniaethu i hwyluso samplu sylwgar38, ychydig o dystiolaeth sydd i awgrymu newidiadau mewn sylw gyda chyfryngu theta parietal39.

Yn lle hynny, cynigiwn y gallai modiwleiddio theta IPL fod wedi hwyluso'r gwahaniad amserol rhwng cynrychioliadau cof olynol, gan leihau ymyrraeth yn eu plith15.

At hynny, mae'n hysbys hefyd bod rhythmau theta yn hwyluso adalw amser-gyfryngol ar sail cyd-destun40, gan adlewyrchu o bosibl fecanwaith niwroffisiolegol cyffredin sy'n sail i gynnal a chadw cadwedig ac adalw cynrychioliadau WM yn seiliedig ar gyd-destun. Gall cyfyngiadau cynhenid ​​​​ar gapasiti WM, heb ei effeithio gan niwromodiwleiddio, gyfyngu'r gwelliannau hyn i eiriau diweddarach yn unig yn y rhestr, a thrwy hynny dim ond gwella'r clwstwr diweddaredd.

Os felly, yna efallai y bydd y canfyddiadau hyn yn adlewyrchu dull ychwanegol ar gyfer gwella swyddogaeth WM yn anfewnwthiol o fewn y ddamcaniaeth cyplu traws-amledd dylanwadoltheta-gama15, ar wahân i newid gallu cof18.

Mae'n bosibl bod y posibilrwydd, er y gallai thetamodulation IPL fod wedi hwyluso'r gwaith o gynnal a chadw eitemau ar y rhestr ddiweddarach, nad yw wedi gwella'r broses o drosglwyddo gwybodaeth a gyflwynwyd yn flaenorol i LTM, wedi cyfrannu ymhellach at y detholiad hwn o effeithiau. Gallai hyn fod oherwydd presenoldeb mecanweithiau codio nodedig ar gyfer y ddwy storfa gof, posibilrwydd a ategwyd gan astudiaeth symbyliad magnetig trawsgreuanol (TMS) ddiweddar14.

Fel arall, gall trosglwyddo cynrychioliadau rhwng y ddwy system gof gynnwys prosesau rheoli gweithredol ar wahân41 nad yw'r cynllun niwrofodyliad presennol yn effeithio arnynt. O ganlyniad, efallai na fydd modiwleiddio theta IPL wedi effeithio ar gynrychioliadau cof yn y clwstwr uchafiaeth. Yn lle hynny, daeth gwelliannau yn yr effaith uchafiaeth i'r amlwg yn ddetholus gyda modiwleiddio gama DLPFC.

Mae’n bosibl bod y protocol hwn wedi gwella’n ddetholus y gallu i adalw’r cynrychioliadau sydd wedi’u hamgodio ar wahân neu eu trosglwyddo i LTM, a allai effeithio ar yr hippocampus a strwythurau llabed amserol eraill42, sydd hefyd yn dangos gweithgarwch gama ar yr un pryd yn ystod oedi wrth alw’n ôl36. Mae astudiaeth niwrofodiwleiddio flaenorol, er ei bod yn archwilio swyddogaeth cof mewn oedolion ifanc â tACS confensiynol un sesiwn, yn cyd-fynd â’r cynnig hwn22.

Felly, er ei bod yn hysbys bod rhythmau boththeta a gama, a rhanbarthau DLPFC ac IPL, yn cyfrannu'n gyffredinol at berfformiad WM ac LTM, gallant fynegeio prosesau gwybyddol penodol sy'n sail ddetholus i'r gwelliannau gwahaniaethol a welwyd yn yr astudiaeth gyfredol.

Mae canfyddiadau'r astudiaeth bresennol hefyd yn cyfrannu at y ddadl o amgylch modelau damcaniaethol o adalw rhydd. Mae cronfeydd niwralaidd ar wahân o effeithiau uchafiaeth a diweddaredd wedi bod yn bwnc llosg ym maes niwroseicoleg gyda thystiolaeth anghyson14,43. Mae'r modiwleiddio dethol o effeithiau uchafiaeth a diweddaredd a welwyd yn yr astudiaeth gyfredol yn cefnogi mecanweithiau sylfaenol penodol, mewn cytundeb â'r modelau storfa ddeuol11 ac arsylwadau niwroseicolegol12,13.

Fodd bynnag, nid yw ein canfyddiadau, ar hyn o bryd, yn anghydnaws â modelau amgen o alw'n ôl yn rhydd. Er enghraifft, mae un ddamcaniaeth yn priodoli effeithiau blaenoriaeth i 'gof gweithio hirdymor' lle mae gweithrediadau storio ac adalw hirdymor yn cefnogi swyddogaeth WM yn amodol ar strwythurau adalw sy'n dibynnu ar arbenigedd44,45. Nid yw'r farn hon yn anghyson â'r ddamcaniaeth a grybwyllwyd uchod y gallai niwrofodyliad gama DLPFC fod wedi effeithio ar adalw o LTM, er - yn y gwasanaeth barn hwn o WM.

Ffordd o wahaniaethu rhwng y ddau safbwynt hyn yw defnyddio'r dull personoli i fodiwleiddio arbenigedd45, ac os felly byddai'r ddamcaniaeth hon yn rhagweld effaith gryfach niwrofodyliad gama DLPFC ym mhresenoldeb strwythurau adalw cryfach sy'n dibynnu ar arbenigedd. Ymhellach, er bod y damcaniaethau adalw cyd-destunol yn heb eu cynllunio i egluro effeithiau uchafiaeth, mae diffygion mewn effeithiau uchafiaeth oedolion hŷn wedi'u priodoli i brosesau sylwgar46, sydd, yn eu tro, yn gysylltiedig â gweithgaredd gama DLPFC47. Efallai bod niwrofodyliad gama DLPFC wedi gwella'r graddiant cynhenid ​​ymhellach yn effeithlonrwydd mecanweithiau amgodio gyda buddion i ddigwyddiadau cynnar mewn cyfres46. Yn nodedig, mae mwy o gama actifedd yn y llabed amserol yn gysylltiedig â'r effaith hon17.

Fel y trafodwyd uchod, mae'n bosibl bod niwrofodyliad gama DLPFC wedi arwain at effeithiau i lawr yr afon ar weithgarwch gama yn strwythurau'r llabed amser42, gan wella'r effaith uchafiaeth. P'un a yw gammaneurofodyliad DLPFC yn effeithio'n benodol ar brosesau adalw LTM, mae'n bosibl y gellir mynd i'r afael â mecanweithiau llafaredd trwy ddadansoddiad gronynnog o berfformiad cof o fewn yr uchafiaeth clwstwr.

Er enghraifft, mae'r cyfrif adalw LTM yn rhagweld symudiad ychwanegyn i berfformiad cof gyda safle cyfresol cynyddol yn y clwstwr uchafiaeth oherwydd buddion tebyg i brosesau adalw ym mhob safle cyfresol, tra bod y cyfrif sylwgar yn rhagweld gostyngiad yn y goledd perfformiad cof fel swyddogaeth o'r saflerial hyn. , gan adlewyrchu sefydlogi mewn sylw parhaus46.

Bydd llwyddiant y protocol niwrofodyliad wrth drin yr effaith uchafiaeth yn ddetholus yn arf pwerus i brofi'r rhagfynegiadau cystadleuol hyn. Gall astudiaethau yn y dyfodol sydd wedi'u grymuso'n ddigonol i brofi'r damcaniaethau hyn yn systematig wahanu'r rhagfynegiadau cystadleuol hyn i fireinio a chysoni damcaniaethau amrywiol adalw rhydd.

Mae'r gwaith hwn yn cyfrannu at y llenyddiaeth gynyddol sy'n awgrymu manteision clinigol posibl ar gyfer gweithrediad cof mewn oedolion hŷn â thechnegau anfewnwthiol7. Mae'r protocolau a ddefnyddir yn yr astudiaeth gyfredol yn dangos y gellir gwella swyddogaeth y cof yn ddetholus am o leiaf 1 mis ar ôl ymyrraeth 4-diwrnod. Gall yr effeithiau hir-barhaol hyn godi oherwydd newidiadau niwroplastig48 ar ôl cloi rhythmau cynhenid ​​​​yr ymennydd fesul cam gyda tACS49.

Yn ogystal, mae'r canfyddiadau hyn yn awgrymu y gellir hyrwyddo gwahaniaethu swyddogaethol, sydd fel arfer yn lleihau gyda heneiddio50, trwy niwrofodiwleiddio swyddogaethol benodol. Gall canfyddiadau o'r astudiaeth bresennol ysgogi sawl trywydd ymchwilio i archwilio eu potensial clinigol ymhellach. Er enghraifft, dylai astudiaethau yn y dyfodol archwilio cyffredinolrwydd y canfyddiadau hyn i wahanol baradeimau gwybyddol sy'n rhychwantu swyddogaeth cof ar draws amrywiol barthau synhwyraidd a'u hailadrodd mewn samplau astudiaeth fwy.

At hynny, mae angen penderfynu sut i hyrwyddo effeithiau cynaliadwy sy'n mynd y tu hwnt i'r 1-mis hyd a welwyd yn yr astudiaeth gyfredol. Mae personoli'r protocol niwrofodyliad yn unol â nodweddion anatomegol a swyddogaethol unigol yn un dull posibl6.

Yn ogystal, gellir amrywio'n systematig yr amlder penodol o fewn yr ystodau theta a gama, nifer a hyd sesiynau modiwleiddio, y bwlch gorau posibl rhwng sesiynau olynol, a rhyngweithiad swyddogaeth wybyddol a niwral sylfaenol gyda'r metrigau hyn i bennu'r dyluniadau modiwleiddio mwyaf optimaidd.

At hynny, yn ogystal â MoCA, dylai astudiaethau yn y dyfodol ddefnyddio asesiadau niwroseicolegol mwy cynhwysfawr i fesur swyddogaeth wybyddol sylfaenol a'i gysylltiad â gwelliannau a achosir gan tACS.

Yn olaf, y tu hwnt i fanteision posibl i oedolion hŷn iach, dylid archwilio’r goblygiadau trosiadol i bobl ag anhwylderau niwroseiciatrig a niwroddirywiol, yn enwedig y rheini â diffygion cof dethol10 ac sydd mewn perygl o fordementia5. Mae canfyddiadau'r astudiaeth bresennol yn garreg gamu tuag at ymchwilio i'r cwestiynau hyn o ddiddordeb clinigol.

Cynnwys ar-lein

Unrhyw ddulliau, cyfeiriadau ychwanegol, crynodebau adrodd Ymchwil Natur, data ffynhonnell, data estynedig, gwybodaeth atodol, cydnabyddiaethau, gwybodaeth adolygiad cymheiriaid; manylion cyfraniadau'r awdur a diddordebau cystadleuol; ac mae datganiadau data ac argaeledd cod ar gael ynhttps://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3}.

Cyfeiriadau

1. Canolfannau ar gyfer Rheoli ac Atal Clefydau. Tueddiadau mewn heneiddio - yr Unol Daleithiau a ledled y byd. Morb MMWR. Marwol. Wkly. Sylw 52, ​​101–104 (2003). 106.

2. Samanez-Larkin, GR & Knutson, B. Gwneud penderfyniadau yn yr ymennydd heneiddio: newidiadau mewn cylchedau affeithiol ac ysgogol. Nat. Neurosci Parch. 16,278–289 (2015).

3. Søraas, A. et al. Problemau cof hunan-gofnodedig 8 mis ar ôl yr haint COVID. JAMA Rhwyd. Ar agor 4, e2118717 (2021).

4. Rapp, PR ac Amaral, DG Gwahaniaethau unigol yng nghanlyniadau gwybyddol a niwrobiolegol heneiddio arferol. Tueddiadau Neurosci. 15,340–345 (1992).

5. Gauthier, S. et al. Nam gwybyddol ysgafn. Lancet 367, 1262–1270 (2006).

6. Grover, S., Nguyen, JA & Reinhart, RMG Cydamseru rhythmau ymennydd i wella gwybyddiaeth. Annu. Medd y Parch. 72, 29–43 (2021).

7. Reinhart, RMG a Nguyen, JA Roedd cof gweithio yn adfywio oedolion hŷn trwy gydamseru cylchedau ymennydd rhythmig. Nat. Neurosci. 22,820–827 (2019).

8. Cowan, N. Beth yw'r gwahaniaethau rhwng cof tymor hir, tymor byr, a gwaith? Prog. Ymennydd Res. 169, 323–338 (2008).

9. Parkinson, SR, Lindholm, JM & Inman, Croeso Cymru Dadansoddiad o wahaniaethau oedran wrth gofio ar unwaith. J. Gerontol. 37, 425–431 (1982).

10. Sullivan, EV a Sagar, HJ Daduniad dwbl rhwng cof tymor byr a thymor hir am ddeunydd di-eiriau mewn clefyd Parkinson ac amnesia byd-eang. Dadansoddiad pellach. Ymennydd 114, 893–906 (1991).

11. Atkinson, RC a Shifrin, RM Cof dynol: system arfaethedig a'i brosesau rheoli. yn Te Psychology of Learning and Motivation:Advances in Research and Theory Cyfrol 2 (gol. Spence, KW) 89–195 (Academic Press, 1968).

12. Baddeley, AD & Warrington, EK Cof codio ac amnesia.Neuropsychologia 11, 159–165 (1973).

13. Shallice, T. & Warrington, EK Gweithrediad annibynnol storfeydd cof geiriol: astudiaeth niwroseicolegol. QJ Exp. Seicoleg. 22, 261–273 (1970).

14. Innocenti, I. et al. Mae ymyrraeth TMS â mecanweithiau uchafiaeth a diweddaredd yn datgelu amgodio episodig deufoddol yn yr ymennydd dynol. J. Cogn. Neurosci. 25,109–116 (2013).

15. Lisman, JE & Jensen, O. Te theta – cod niwral gamma. Neuron 77,1002–1016 (2013).

For more information:1950477648nn@gmail.com