Ysgogiad Cyfredol Amgen Trawsgreuanol Ar Amlder Theta I'r Cortecs Parietal Chwith Amhariadau Amgodio Cof Cysylltiol, Ond Ddim yn Ganfyddiadol

Am fwy o wybodaeth:ali.ma@wecistanche.com

ABSENOLDEB

Credir bod osgiliadau niwral yn yr ystod theta (4–8 Hz) yn sail i gysylltiadolswyddogaeth cofyn y rhwydwaith hippocampal-cortical. Er bod digon o dystiolaeth yn cefnogi rôl osgiliadau theta mewn anifeiliaid acof dynol, mae'r rhan fwyaf o dystiolaeth yn gydberthynol. Gellir defnyddio ysgogiad ymennydd anfewnwthiol (NIBS) i fodiwleiddio gweithgaredd osgiliad cortigol i ddylanwadu ar weithgaredd yr ymennydd, ac o bosibl modiwleiddio rhanbarthau ymennydd dyfnach, fel yr hippocampus, trwy gysylltiadau swyddogaethol cortico-hippocampal cryf a dibynadwy. Fe wnaethom gymhwyso ysgogiad cerrynt eiledol trawsgreuanol ffocal (tACS) ar 6 Hz dros y cortecs parietal chwith i fodiwleiddio gweithgaredd yr ymennydd yn y rhwydwaith cortico-hippocampal tybiedig i ddylanwadu ar amgodio cof cysylltiadol. Ar ôl amgodio ac ysgogi'r ymennydd, cwblhaodd y cyfranogwyr acof cysylltiadola thasg adnabod canfyddiadol. Dangosodd y canlyniadau fod theta tACS wedi gostwng yn sylweddolcof cysylltiadolperfformiad ond nid oedd yn effeithio ar berfformiad cof canfyddiadol. Mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod theta parietal tACS yn modiwleiddio prosesu cysylltiadol ar wahân i brosesu canfyddiadol, ac yn cadarnhau ymhellach y ddamcaniaeth bod osgiliadau theta yn gysylltiedig â'r rhwydwaith cortico-hippocampal ac amgodio cysylltiadol.

Cliciwch i Cistanche herba i wella cof

1 Rhagymadrodd

Cof cysylltiadolyn cael ei ddiffinio yn gyffredin fel asystem cofsy'n adeiladu perthynas rhwng eitemau nad oedd yn gysylltiedig i ddechrau (Suzuki, 2008; Tulving, 1984). Mae'r gallu i ffurfio cysylltiadau yn greiddiol i'r gwaithswyddogaeth cof episodig(Kahana, Howard, & Polyn, 2008), ac yn ein galluogi i gofio manylion digwyddiadau penodol a dwyn i gof wybodaeth haniaethol, sydd ei hangen ar gyfer tasgau dyddiol a rhyngweithiadau (Herweg, Solomon, & Kahana, 2020). Yn draddodiadol, mae'r astudiaeth o fecanweithiau niwral sy'n sail i gof cysylltiadol wedi canolbwyntio ar yr hipocampws a'i rôl ganolog mewn rhwydweithiau ymennydd eang. O ystyried natur gyflym a hyblyg cof cysylltiadol, mae angen mecanwaith deinamig ar gyfer cyfathrebu niwral. Yn hyn o beth, mae rhythmau osgiliad niwral o ddiddordeb arbennig oherwydd credir eu bod yn cyfrannu at y cyfathrebu rhwng poblogaethau niwronaidd sydd ar yr un pryd yn ymwneud â phrosesau gwybyddol (Buzs’ Aki & Draguhn, 2004; Wang, 2010). Yn benodol, mae gweithgaredd oscillatory yn yr ystod theta (4–8 Hz) wedi cael ei ymchwilio’n helaeth mewn gwybyddiaeth anifeiliaid a dynol (Buzs’ aki, 2002; Jacobs, 2014; Meador et al., 1991; Lisman & Jensen, 2013; Maurer et al. al., 2015; Sauseng, Griesmayr, Freunberger, & Klimesch, 2010), gan ei fod wedi cael ei ragdybio i chwarae rhan annatod mewn swyddogaeth hippocampal yn ystod llywio gofodol a phrosesu cof cysylltiadol (Buzs’ aki, 2002; Skin, Kilianski, & McNaughton , 2019; Wallenstein, Hasselmo, & Eichenbaum, 1998). Ymddengys bod llwyddiant amgodio cof yn dibynnu ar y cynnydd mewn pŵer theta mewn rhanbarthau hippocampal (Burke et al., 2013; Khader, Jost, Ranganath, & R¨ Osler, 2010), er bod llai o bŵer theta ar gyfer eitemau a gofir yn llwyddiannus wedi hynny hefyd wedi gostwng. wedi'i arsylwi (Crespo-García et al., 2016; Fellner et al., 2016; Lega, Jacobs, & Kahana, 2012).

Alyssa Meng a , Max Kaiser a , Tom A. de Graaf a,b , Felix Dücker a,b , Alexander T. Sach a,b , Peter De Weerd a,b , Vincent van de Ven a,b,*

Adran Niwrowyddoniaeth Wybyddol, Cyfadran Seicoleg a Niwrowyddoniaeth, Prifysgol Maastricht, Blwch Post 616, 6200 MD Maastricht, yr Iseldiroedd b Canolfan Delweddu'r Ymennydd Maastricht (MBIC), Prifysgol Maastricht, Blwch Post 616, 6200 MD Maastricht, yr Iseldiroedd

Gall astudio mecanweithiau osgiliad hippocampal mewn cof cysylltiadol, yn enwedig mewn bodau dynol, fod yn heriol, gan fod ei leoliad yn ddwfn yn yr ymennydd yn atal mesuriad anfewnwthiol uniongyrchol o weithgaredd niwral. At hynny, nid yw mesur osgiliadau bob amser yn caniatáu asesu cyfraniadau achosol, sy'n ddelfrydol yn cynnwys trin y mecanweithiau niwral o ddiddordeb yn arbrofol yn uniongyrchol. Gellir cyflawni triniaeth o'r fath gydag ysgogiad ymennydd anfewnwthiol (NIBS), trwy fanteisio ar gysylltedd swyddogaethol lleol (hy, cortigol) a rhwydwaith i ymchwilio i effeithiau cof cortigol ac isgortigol. Dangosodd astudiaethau ysgogiad magnetig trawsgreuanol diweddar (TMS) y gallai ysgogiad cortigol newid gweithgaredd a chysylltedd o fewn rhwydwaith hippocampal-cortical, a allai, yn ei dro, arwain at well perfformiad cof (Hermiller, VanHaerents, Raij, & Voss, 2019; Tambini, Nee , & D'Esposito, 2018; Wang et al., 2014). Yma, gall newidiadau a achosir yn arbrofol mewn gweithgaredd cortigol ledaenu i ardaloedd mwy anghysbell trwy gysylltedd swyddogaethol diofyn (Kim, Ekstrom, & Tandon, 2016). Yn arbennig, mae'r corticau parietal ochrol wedi'u cysylltu'n gryf ac yn ddibynadwy yn swyddogaethol â'r hippocampus (Buckner, Andrews-Hanna, & Schacter, 2008; van de Ven, Wingen, Kuypers, Ramekers, & Formisano, 2013; Vincent et al., 2006). Mae rhwyddineb symbyliad y cortecs parietal, ynghyd â'r anghysur cyfyngedig o ysgogiad trawsgreuanol dros yr ardaloedd hyn, yn gwneud y maes hwn yn darged pwysig ar gyfer niwrofodiwleiddio cof cysylltiadol ar sail rhwydwaith.

Mae techneg NIBS wahanol, ysgogiad cerrynt eiledol trawsgreuanol (tACS), yn caniatáu modiwleiddio rhwydweithiau niwral trwy amledd alldarddol a bennwyd ymlaen llaw (Abellaneda-P’erez et al., 2020; Cabral Calderin et al., 2016; Helfrich et al., 2014 ; Reed & Kadosh, 2018; Vos sen, Gross, & That, 2015; Vosskuhl, Huster, & Herrmann, 2016; Herrmann et al., 2013). Mae astudiaethau cydamserol tACS-fMRI wedi dangos bod tACS yn modiwleiddio'r gweithgaredd niwral a'r cysylltedd rhyng-ranbarthol ar gyfer ardaloedd cortigol ac isgortigol yn ymwahanu i leoliad ysgogiad croen y pen (B¨ Eichinger et al., 2017; Cabral-Calderin et al., 2016; Vosskuhl et al., 2016; Abellaneda-Perez et al., 2020). Mae canfyddiadau astudiaeth ddiweddar yn awgrymu y gellir defnyddio tACS i fodiwleiddio gweithgaredd yn y rhwydwaith hippocampal-cortical. Mae Abellaneda-P’erez et al. (2020) yn gweinyddu theta-tACS dros y cortecs rhagflaenol dorsolateral tra bod cyfranogwyr yn cael sganio fMRI yn ystod cyflwr gorffwys neu wrth berfformio tasg cof gweithio N-cefn. O'i gymharu ag ysgogiad cerrynt uniongyrchol (tDCS), arweiniodd tACS at fwy o weithgarwch mewn meysydd rhwydwaith modd rhagosodedig lluosog, gan gynnwys yr hippocampus a'r cortecs parietal israddol, yn ystod cyflwr gorffwys yn ogystal â'r dasg N-back. Mae'r canfyddiadau hyn yn dangos ymhellach y gellir defnyddio ysgogiad ymennydd anfewnwthiol o ardaloedd cortigol i fodiwleiddio gweithgaredd hippocampal trwy gysylltedd rhwydwaith.

Hyd yn hyn, dim ond mewn nifer gyfyngedig o astudiaethau y defnyddiwyd tACS i astudio'n benodol y mecanweithiau osgiliadol mewn cof cysylltiadol. Mewn un astudiaeth (Lang, Gan, Alrazi, & Monchi, 2019), amgodiodd y cyfranogwyr y cysylltiadau rhwng parau wyneb-golwg mympwyol wrth fynd trwy theta-tACS manylder uwch (neu ysgogiad anodal tDCS neu ffug) dros yr ardal ffiwsffurf, ac ar ôl hynny fe wnaethant cwblhau prawf cof cysylltiadol. Dangosodd y canlyniadau fod theta tACS wrth amgodio wedi gwella perfformiad cof cysylltiadol, o'i gymharu â tDCS neu ffug. Fodd bynnag, mae tACS hefyd wedi gwella'r broses gywir o wrthod eitemau denu, sy'n awgrymu effaith gwella gwybyddol mwy cyffredinol. Adroddodd astudiaethau blaenorol weithgaredd osgiliadol theta mewn cortecs rhagflaenol a synhwyraidd dynol ac anifeiliaid yn ystod gweithdrefnau cof gweithio (Lee et al., 2005; Raghavachari et al., 2006; Sauseng, Griesmayr, Freunberger, a Klimesch, 2010), yn ogystal ag yn ystod canfyddiadol prosesu (Helfrich, Fiebelkorn, Szczepanski, Lin, Parvizi, Knight, & Kastner, 2018; Landau, Schreyer, Van Pelt, & Fries, 2015; Somer, Allen, Brooks, Buttrill, a Javadi, 2020), sy'n cefnogi cyfraniad prosesau gwybyddol amrywiol i berfformiad cof cysylltiadol. Yn wir, nododd sawl astudiaeth berfformiad cof gweithio gwell ar ôl i theta tACS gael ei weinyddu dros y parietal (Jauˇsovec & Jauˇsovec, 2014) neu cortecs rhagflaenol (Alekseichuk, Turi, de Lara, Antal, a Paulus, 2016; Abellaneda-Perez et al., 2020 ; Reinhart a Nguyen, 2019), tra bod dadgydamseru rhyng-ranbarthol blaen-ranbarthol a ysgogwyd gan tACS ar 6 Hz wedi arwain at ostyngiad mewn perfformiad cof gweithio (Alekseichuk, Pabel, Antal, & Paulus, 2017). Fodd bynnag, ni wnaeth astudiaeth arall lle gweinyddwyd theta tACS dros y cortecs rhagflaenol chwith yn ystod amgodio cof cysylltiadol newid perfformiad cof cyfranogwyr iach ifanc (Klink, Peter, Wyss, & Kl¨ Oppel, 2020).

Yn gryno, mae canfyddiadau ysgogiad theta anfewnwthiol ar gof cysylltiadol yn parhau i fod yn amhendant. Mae angen mynd i'r afael â sawl ffactor i hybu ein dealltwriaeth. Yn gyntaf, gellir cryfhau effaith symbyliad theta ar gof cysylltiadol pan gaiff ei gymhwyso i ardaloedd cortigol sydd â chysylltiad cryf â'r rhwydweithiau hippocampal-cortical. Yn seiliedig ar astudiaethau TMS diweddar, gall y cortecs parietal fod yn ymgeisydd da ar gyfer gweinyddu tACS. Fodd bynnag, ni adroddwyd eto am gymhwysiad uniongyrchol o theta tACS dros y cortecs parietal i newid prosesu cof cysylltiadol yn ddetholus. Yn ail, mae penodoldeb symbyliad theta ar gof cysylltiadol yn ei gwneud yn ofynnol nad yw swyddogaethau gwybyddol anghymdeithasol yn cael eu modiwleiddio. Mae hyn yn arbennig o berthnasol o ystyried bod y cortecs parietal yn chwarae rhan mewn cof cysylltiadol yn ogystal â phrosesu canfyddiadol (Cabeza et al., 2011; Culham & Kanwisher, 2001; Gottlieb, 2007). Gallai parietal theta tACS felly fodiwleiddio prosesu cysylltiadol yn anuniongyrchol trwy fodiwleiddio amgodio synhwyraidd neu sylwgar, a allai yn ei dro fodiwleiddio perfformiad cof cysylltiadol ac anghysylltiadol, megis adnabyddiaeth ganfyddiadol. Byddai angen effaith theta tACS ar gof cysylltiadol i gefnogi penodolrwydd swyddogaethol gweithgaredd osgiliad theta mewn cof cysylltiadol yn absenoldeb effaith ar y cof canfyddiadol.

Yn yr astudiaeth gyfredol, fe wnaethom weinyddu tACS ffocal ar 6 Hz dros y cortecs parietal chwith mewn dyluniad dan reolaeth ffug o fewn y pwnc tra bod cyfranogwyr yn amgodio tasg paru wyneb-golygfa. Ar ôl y cyfnod amgodio a tACS, cwblhaodd y cyfranogwyr ddau brawf cof a fesurodd wybodaeth am y parau eitem (hy, cof cysylltiadol) a hunaniaeth eitem (hy, cof canfyddiadol). Fe wnaethom ddamcaniaethu y byddai theta tACS parietal, o'i gymharu ag ysgogiad ffug, yn effeithio ar berfformiad cof cysylltiadol, ond nid canfyddiadol.

2. Dulliau

2.1. Cyfranogwyr

Fe wnaethom recriwtio ugain o wirfoddolwyr iach (oedran cymedrig [SD] =21.68 oed [2.84], 12 o fenywod) o amgylchedd academaidd Prifysgol Maastricht trwy system recriwtio ar-lein. Cafodd yr holl gyfranogwyr eu sgrinio ymlaen llaw gan ddefnyddio ffurflen sgrinio ysgogiad ymennydd anfewnwthiol ar gyfer cymhwysedd, risgiau iechyd, ac effeithiau andwyol. Cafodd cyfranogwyr posibl a nododd unrhyw wrtharwyddion NIBS yn ystod eu cyfnod sgrinio eu heithrio. Rhoddodd yr holl gyfranogwyr eu caniatâd gwybodus ysgrifenedig cyn cymryd rhan. Cymeradwywyd yr astudiaeth gan bwyllgor adolygu moeseg seicoleg a niwrowyddoniaeth (ERCPN) y Gyfadran Seicoleg a Niwrowyddoniaeth (FPN) ym Mhrifysgol Maastricht. Roedd diogelwch a chysur y cyfranogwyr yn cael eu monitro trwy gydol ysgogiad yr ymennydd i ddal unrhyw effeithiau andwyol o ganlyniad i symbyliad. Digolledwyd y cyfranogwyr gyda thocyn anrheg neu gredyd cwrs.

2.2. Trefn dasg

Cwblhaodd y cyfranogwyr dasg cof cysylltiadol gweledol, y "Tasg Wyneb a Golygfa"(FAST; Lang et al,2019), a raglennwyd yn PsychoPy ((Peirce et al.2019)). Roedd y dasg yn cynnwys amgodio a chyfnod prawf. Yn ystod cam amgodio'r dasg, cyflwynwyd parau o ddelweddau i'r cyfranogwyr a oedd yn cynnwys wyneb niwtral a golygfa naturiol. Casglwyd wynebau niwtral o bob ethnigrwydd ac oedran o Gronfa Ddata Wynebau Chicago (Fersiwn CFD 2.0.3; Ma, Correll, a Wittenbrink, 2015). Nid oedd gan yr wynebau nodweddion hawdd eu hadnabod fel tyllau neu datŵs. Cymerwyd yr holl ddelweddau golygfa o gronfa ddata delweddau ar-lein.

Ar bob treial, gwelodd y cyfranogwyr bâr o ddelweddau yn cynnwys wyneb niwtral a gyflwynwyd ar ochr chwith y sgrin, a golygfa a gyflwynwyd ar ochr dde'r sgrin. Roedd yn rhaid iddynt nodi sut y byddai'r person yn y ddelwedd a gyflwynwyd yn gwerthuso'r genyn cyfatebol, cyfarwyddwyd y cyfranogwyr i roi eu barn trwy raddfa graddio a ddelweddwyd fel llithrydd graddedig (ystod-3 i 3) o dan y pâr delwedd i sicrhau bod y cyfranogwyr yn mynd ati i amgodio (Ffig.1). Dangoswyd y pâr delwedd nes bod botwm wedi'i wasgu, gan ganiatáu amgodio hunan-gyflymder, ond gyda therfyn uchaf o 8 s.

Dilynwyd pob pâr golygfa wyneb gan egwyl rhyng-ysgogiad 100 ms pan gyflwynwyd croes obsesiwn. Roedd y cyfnod amgodio yn cynnwys cyfanswm o 45 o barau wyneb-golygfa, a rannwyd yn 5 bloc o 9 pâr delwedd. Gwahanwyd pob bloc gan egwyl o 5 s.

Ffig.1. Cyfnod amgodio ac adalw. Yn ystod y cyfnod amgodio(A), gwelodd y cyfranogwyr barau golygfa wyneb a dangosodd pa mor gadarnhaol neu negyddol yr oeddent yn meddwl bod y person wedi arfarnu'r olygfa. Yn ystod y cam prawf cof (B), gwelodd y cyfranogwyr barau golygfa wyneb a bu'n rhaid iddynt nodi a oedd yr eitemau wedi'u gweld yn flaenorol fel pâr (~ 1: wedi'u gweld gyda'i gilydd), yn cael eu gweld fel eitemau o barau gwahanol (~2: wedi'u gweld ond nid gyda'i gilydd "), neu ni chawsant eu gweld mewn unrhyw ffordd o'r blaen ("3: nas gwelwyd erioed"). Rhoddwyd 8 s i gyfranogwyr amgodio a graddio pob pâr golygfa wyneb. Dilynwyd pob pâr golygfa-wyneb gan 100 ms interstimulus. Yn y cyfnod adalw , rhoddwyd amser diderfyn i gyfranogwyr ymateb Dilynwyd pob pâr adalw wyneb-golygfa gan 100 ms interstimulus

Perfformiodd pob cyfranogwr ddwy fersiwn o'r dasg hon, a oedd yn union yr un fath o ran dyluniad ond yn defnyddio setiau o ddelweddau wyneb a golygfa nad oeddent yn gorgyffwrdd. Cyflwynwyd pob tasg amgodio naill ai yn ystod ysgogiad 6 Hz neu sham tACS. Er mwyn i'r cyfranogwyr ymgyfarwyddo â'r dasg, rhoddwyd fersiwn gryno o 15 pâr nofel fel hyfforddiant cyn yr amodau arbrofol, a chyflwynwyd cyfarwyddiadau safonol ar ddechrau pob fersiwn.

Yn dilyn y dasg amgodio, cwblhaodd y cyfranogwyr gêm fideo fel tasg tynnu sylw am 5 munud i leihau effaith hwyrfrydedd cof tymor byr a lleihau ôl-effeithiau ysgogiad posibl. Credir bod y dasg yn ddigon diddorol i atal ymarfer ymdrechgar.

Ar ôl y dasg tynnu sylw, cwblhaodd y cyfranogwyr y cam profi cof, a oedd yn cynnwys tasg adnabod cysylltiadol a chanfyddiadol. Yn y dasg adnabod cysylltiadol, gwelodd y cyfranogwyr 45 cyflwyniad o naill ai 1) y parau golygfa wyneb gwreiddiol a welwyd yn ystod amgodio,2) parau o wynebau a golygfeydd a welwyd yn flaenorol ond a gymerwyd o barau amgodio gwahanol, neu 3) parau o ddelweddau newydd sy'n nas gwelwyd o'r blaen yn ystod amgodio. Gofynnwyd i gyfranogwyr nodi a oeddent wedi "gweld gyda'i gilydd", "wedi gweld ond nid gyda'i gilydd", neu "erioed wedi gweld" gyda'r allweddi '1', '2', a '3' yn y drefn honno. Gofynnwyd i gyfranogwyr wneud ymatebion bysellfwrdd â'u llaw drechaf. Nid oedd terfyn amser.

Roedd blociau adalw cysylltiadol yn gymysg â'r dasg adnabod canfyddiadol, lle cyflwynwyd cyfres o ddelweddau newydd neu a welwyd yn flaenorol ar gyfer 200 ms, ac ar ôl hynny gofynnwyd i'r cyfranogwyr a oeddent yn adnabod y delweddau (ymatebion Ie/Na; Ffig.2). Fesul bloc, atebodd y cyfranogwyr 9 pâr o ddelweddau adalw cysylltiadol ac yna atebodd 9 delwedd adnabod canfyddiadol. Blociau am yn ail mewn fformat ABAB.

Cafodd trefn amodau tACS ei wrthbwyso ar draws y cyfranogwyr. Gorffwysodd y cyfranogwyr eu pennau mewn gorffwys gên sefydlog cyn i'r profion ddechrau. Parhaodd yr arbrawf tua 90 munud fesul cyfranogwr, a oedd yn cynnwys yr amser sydd ei angen i atodi'r electrodau. Cafodd pob cyfranogwr amodau ysgogi ffug a theta ar yr un diwrnod, gyda thua 30 munud rhwng y ddau gyfnod ysgogi.

2.3. paramedrau tACS

Cymhwyswyd tACS gan ddefnyddio dyfais neuroConn DC-SIMULATOR TES, gan ddefnyddio setiad electrod consentrig ar gyfer ysgogiad ffocal, a oedd yn cynnwys electrod crwn mewnol (diamedr 3 cm) wedi'i osod y tu mewn i electrod allanol (diamedr 11 cm; Ffig.3A). Mae'r gosodiad hwn wedi'i ddefnyddio o'r blaen ar gyfer ysgogiad ffocws yn ystod tasgau gwybyddol (Bortoletto, Rodella, Salva-dor, Miranda, & Miniussi, 2016; Gbadeyan, Steinhauser, McMahon, &Meinzer, 2016; Schuhmann et al, 2019) . Gosodwyd canol y gosodiad consentrig dros leoliad croen pen P3, fel y nodwyd gan y system lleoli electrod 10-20 EEG, oherwydd dangoswyd bod gan y wefan hon gysylltiadau helaeth â'r rhwydwaith hippocampal (Freedberg et al., 2019; Hermiller et al. ., 2019; Wang et al., 2014). Fe wnaethom ddefnyddio meddalwedd SimNIBS i efelychu lledaeniad y maes trydan ar gyfer y gosodiad consentrig pan gaiff ei weinyddu dros P3. Dangosodd y canlyniadau efelychiad faes trydan gyda man ffocws o gryfder maes uchaf (0.296 V/m ar 99.9fed canradd) o dan yr electrod canolog, a ostyngodd tuag at yr electrod cylch allanol (Ffig. 3 B). Ar gyfer cymhariaeth weledol, mae Ffig. 3C yn dangos y map T o gysylltedd hippocampal-cortical o astudiaeth delweddu cyseiniant magnetig swyddogaethol cyflwr gorffwys (rs-fMRI) gyda phedwar deg tri o gyfranogwyr (Tambini et al., 2018; a gafwyd o ), yn sy'n ardal parietal chwith o gysylltedd hippocampal uchel yn gorgyffwrdd â'n lleoliad ysgogi.

Ar gyfer pob cyfranogwr, defnyddiwyd cap EEG (www.easycap.de; heb electrodau ynghlwm) i nodi lleoliad P3, yn ôl y pellteroedd canolog ac ochrol rhwng marcwyr anatomegol a ddiffinnir gan y system lleoli electrod EEG 10-20 ar bob un. pen cyfranogwr. Fe wnaethom ganolbwyntio'r cap ar y pen yn unol â gweithdrefnau safonol a'i farcio ar groen pen gan ddefnyddio pensil cosmetig sy'n gyfeillgar i'r croen. Archwiliwyd pob cyfranogwr am sgraffiniadau, llid, neu glwyfau bach ar groen pen cyn atodi electrod. Cafodd cyfranogwyr ag unrhyw annormaleddau croen yn neu'n agos at leoliad yr ysgogiad eu heithrio o'r arbrawf cyn gosod electrod. Defnyddiwyd y past gludiog dargludol i optimeiddio dargludedd rhwng yr electrodau a chroen y pen i lai na 10kΩ ar gyfer pob cyfranogwr. Fe wnaethom wirio nad oedd past ar gyfer pob un o'r ddau electrod yn cysylltu. Oherwydd y past gludiog, nid oedd angen unrhyw fandiau pen na strapiau i ddal yr electrodau yn eu lle trwy gydol yr arbrawf.

Yn y cyflwr theta. gosodwyd amlder yr ysgogiad i 6 Hz ar gyfer 5400 o gylchoedd (15min × 60 s × 6 Hz) ar ddwyster o 2 mA (brig-i-brig). Daeth y cyfranogwyr yn gyfarwydd â theimlad tACS mewn sesiwn ysgogi fer i benderfynu a oedd yr ysgogiad yn oddefadwy. Nododd un cyfranogwr anghysur, a gostyngwyd dwyster ysgogi ar gyfer y cyfranogwr hwn i 1.8 mA. Yn ystod yr arbrawf, cymhwyswyd ysgogiad am 15 munud, gan ddechrau 5 munud cyn y dasg amgodio. Rhoddwyd tasg llenwi (tasg gwahaniaethu gweledol) i'r cyfranogwyr yn ystod y 5 munud cyntaf o ysgogiad i feddiannu'r cyfranogwyr a sicrhau eu bod mewn cyflwr meddwl tebyg cyn iddynt ddechrau ar y dasg amgodio cysylltiadol. Gosodwyd hyd y ramp i fyny a ramp i lawr i 30 s yn y cyflwr theta. Yn y cyflwr ffug, parhaodd yr ysgogiad am 300 o gylchoedd (50 s) cyn dringo i lawr i greu cyflwr anwahanadwy i ddechrau i guddio'r amodau.

Oherwydd y gwahaniaeth mewn synwyriadau somatosensory parhaus rhwng y ddau gyflwr tACS. gallai cyfranogwyr yn ddamcaniaethol ddirnad ysgogiad theta o'r ysgogiad ffug. I wirio a oedd hyn yn wir, gofynnwyd i gyfranogwyr nodi ar lafar y gwahaniaethau mewn amodau ysgogi posthoc ar ddiwedd yr arbrawf. Ni ddywedodd yr un o’r cyfranogwyr wrthym eu bod yn gallu gwahaniaethu’n hyderus rhwng symbyliad theta a’r ffug.

3. Dadansoddi data

Statistical analysis was performed in JASP(JASPTeam,2018). Of the twenty participants, data of one participant was excluded for having incomplete data files as a result of an error in the experiment program code. Data of another participant were excluded after reporting suffering from fatigue before and during the experiment Of the remaining data-sets, trials with a clear delayed response (>2 × SD) wedi'u heithrio o'r dadansoddiad, a oedd yn gyfystyr â cholled o 4.03 y cant ar gyfartaledd o'r holl dreialon.

Fe wnaethom ddadansoddi perfformiad cof trwy gyfrifo sensitifrwydd cof (d, Stanislaw & Todorov, 1999; Macmillan & Creelman,2005) gan ddefnyddio cyfraddau taro a chyfraddau galwadau diangen. Ar gyfer y prawf cof cysylltiadol, cyfrifwyd y gyfradd taro fel cyfran y parau golygfa wyneb a ddangoswyd yn ystod y dasg amgodio, a nodwyd yn gywir fel "gweld fel pâr". Nodwyd y gyfradd camrybudd fel cyfran y parau wyneb-golwg y barnwyd yn anghywir eu bod wedi cael eu gweld fel pâr yn ystod y dasg amgodio. Ar gyfer y prawf cof canfyddiadol, cyfrifwyd cyfradd taro fel cyfran yr eitemau sengl a ddangoswyd yn flaenorol a farnwyd yn gywir fel y gwelwyd o'r blaen, a chyfraddau camrybudd fel cyfran yr eitemau newydd y barnwyd yn anghywir eu bod wedi'u gweld o'r blaen. Cynhaliwyd cymariaethau ystadegol rhwng amodau tACS gan ddefnyddio profion-t sampl pâr, a defnyddiwyd mesurau ANOVA dro ar ôl tro i brofi a oedd yr effeithiau o fewn y pwnc yn cydberthyn ag Oedran, Rhyw, a Threfn cyflwr tACS covariates. Yn ogystal, gwnaethom berfformio profion t sampl pâr a dadansoddiadau ANOVA yn ailadrodd mesurau ar amgodio amseroedd ymateb (amser o gychwyn y pâr ysgogiad i'r wasg botwm) i benderfynu a oedd natur hunan-gyflym amgodio wedi creu gwahaniaeth sylweddol mewn perfformiad rhwng amodau a chyfranogwyr. Barnwyd bod yr effeithiau'n arwyddocaol ar werth-p o 0.05.

Gan fod ein damcaniaethau yn cynnwys effeithiau nwl (de Graaf & Sack, 2011), fe wnaethom gyfrifo Bayes Factor i feintioli cryfder y dystiolaeth o blaid dim effaith oherwydd tACS, hynny yw, BF1o<1(wagenmakers,2007). bayes="" factor="" calculation="" was="" performed="" using="">

4. Canlyniadau

4.1. Amser ymateb yn ystod amgodio

Yn ystod y dasg amgodio, ymatebodd y cyfranogwyr 2753.1 ms ar gyfartaledd (SE= 213.8 ms) ar ôl anset o'r parau lluniau yn ystod theta-tACS.Yn ystod sham-tACS, yr amser ymateb amgodio oedd 2971.5(227.4)ms. Nid oedd gwahaniaeth sylweddol rhwng amseroedd ymateb amgodio rhwng y ddau amod tACS(t(17)({11}}.54,p= 0.14). Gwnaethom hefyd brofi a oedd amrywiad amser ymateb ar draws treialon amgodio pob cyfranogwr yn amrywio rhwng amodau tACS (cymedr [SE] theta-tACS=978.8 [68.5],sham-taAGS=1060.4[96.2]), ac ni chanfuwyd unrhyw wahaniaeth arwyddocaol (t(17){{26} }.33,p=0.20).

4.2 Effeithiau tACS seiliedig ar Theta ar ymatebion cof cysylltiadol

Roedd perfformiad cof cysylltiadol yn ystod theta-tACS (cymedr [SE]=1.32 [0.13]) yn sylweddol is na'r cysylltiadol yn ystod sham-tACs(1.61 [0 .16]; t(17)=-2.517,p= 0.022,Cohen's d=-0.59;gweler 互g. 4A）.A ailadrodd-mesurau ANOVA gyda tACS ( Theta, Sham） fel o fewn-pwnc ffactor yn dangos nad oedd yr effaith hwn yn rhyngweithio gyda ffactorau rhwng-pwnc Oed (p=0.23) neu Rhyw(p=0.36).Wealo profi ar gyfer cario- gor-effeithiau symbyliad theta ar yr amgodio yn ystod y sesiwn ysgogi ffug ddilynol trwy ddefnyddio tACS Order (theta wedi'i ddilyn gan sham vs.sham ac yna theta) fel ffactorau rhwng pwnc, nad oedd yn rhyngweithio'n sylweddol â'r effaith tACS o fewn y pwnc cof cysylltiadol (p= 0.64).

Er mwyn ymchwilio ymhellach i effaith tACS ar d', fe wnaethom gynnal cymariaethau ôl-hoc ar gyfer cyfradd taro a chyfradd galwadau diangen rhwng y ddau gyflwr tACS. Roedd y gyfradd taro yn sylweddol uwch yn y cyflwr ffug (67.0 y cant [0.{7}}5]) o gymharu â'r cyflwr theta (53.7 y cant [0).{ {23}}5])ar gyfer cof cysylltiadol (t(17)=-3.286,p=0.004, Cohen's d =-0.78). Ni ddatgelodd cyfraddau larwm ffug ar gyfer perfformiad cof cysylltiadol unrhyw wahaniaeth sylweddol rhwng y cyflwr ffug (16.2 y cant [0.02]) na theta (12.1 y cant [0.02]: t(17)=-1.428,p{{28} }.171). Roedd y canfyddiadau hyn yn cadarnhau bod theta-tACS yn amharu ar berfformiad cof cysylltiadol.

4.3. Effaith tACS seiliedig ar Theta ar adnabod eitemau canfyddiadol

Nesaf, dadansoddwyd sgoriau ar gyfer y prawf adnabod canfyddiadol, a berfformiwyd ar yr un deunydd gweledol ag ar gyfer y prawf cof cysylltiadol. Ni welsom unrhyw wahaniaeth arwyddocaol mewn adnabyddiaeth eitem canfyddiadol rhwng amodau theta (1.56 [0.16]) a ffug (1.48 [0.10];t(17)=0.462 ,p=0.65;gweler Ffig.4B).Gan ein bod wedi'i rhagdybio nad yw effaith ACS ar adnabyddiaeth ganfyddiadol, fe wnaethom gyfrifo Bayes Factor(BF) ar gyfer y gymhariaeth hon. Canfuom fod BF1o= 0.44, yn darparu tystiolaeth anecdotaidd o blaid dim effaith.

4.4. Cymhariaeth rhwng perfformiadau cof cysylltiadol a chanfyddiadol

Er mwyn dadansoddi a oedd tACS yn effeithio ar gof adnabod cysylltiadol a chanfyddiadol yn wahanol, fe wnaethom gynnal pedwar dadansoddiad pellach. Yn gyntaf, gwnaethom gydberthyn cof cysylltiadol a pherfformiad adnabod canfyddiadol ar gyfer y cyflwr ffug i benderfynu a oedd perfformiad gwaelodlin yn y ddwy dasg yn gysylltiedig. Nid oedd y gydberthynas hon yn arwyddocaol (r=0.28,p=0.26). . Dangosodd cyfrifiad Ffactor Bayes fod y dystiolaeth o blaid nad oedd perfformiad y ddwy dasg yn gysylltiedig (BFy =0.52), Mae'r canlyniad hwn yn cyd-fynd â'n rhagdybiaeth bod tasgau cof cysylltiadol a chanfyddiadol yn dibynnu ar wahanol fecanweithiau niwral sylfaenol. Yn ail, gwnaethom gymharu cyflwr ffug y ddwy dasg cof, gan ddefnyddio prawf-t samplau pâr. a chanfod nad oeddent yn arwyddocaol wahanol (t(17)= 0.78,p=0.78 BFyo=0.25).sy'n dangos bod y tasgau yr un mor anodd. Yn drydydd, gwnaethom gydberthnasu'r gwahaniaeth perfformiad oherwydd tACS(hy, d(Theta-d(Sham)) rhwng cof adnabod cysylltiadol a chanfyddiadol ac ni chanfuwyd unrhyw gydberthynas arwyddocaol (r= 0.12,p= 0.63 ;BF10=0.33).Yn bedwerydd, gwnaethom brofi a oedd yr amhariad a achosir gan tACS ym mherfformiad cof cysylltiadol yn fwy nag effaith (null) tAGS ar berfformiad cof adnabod.I fodelu'r rhyngweithiad hwn rhwng tACS a thasg, gwnaethom gyfrifo a model mesurau ailadroddus gyda tACS a Task fel ffactorau o fewn y pwnc (ac Oedran, Rhyw a Threfn fel ffactorau rhwng pwnc) a chanfod effaith rhyngweithio Tasg tACS× sylweddol (F(1,13)=7.68,p=0.015,= 0.37).Ar y cyfan, mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod tACS yn effeithio ar gof cysylltiadol yn wahanol i berfformiad cof adnabod.

4.5. Cymharu amseroedd ymateb amgodio fel esboniad o effeithiau tACS

Gallai fod yn bosibl bod gwahaniaethau unigol mewn amseroedd ymateb amgodio wedi effeithio ar effaith tACS ar y cof, er gwaethaf diffyg effaith sylweddol tACS ar amgodio amseroedd ymateb. Er enghraifft, gallai cyfranogwyr ag amseroedd amgodio cyflymach fod wedi prosesu’r ysgogiadau ddim cystal, a allai fod wedi’u gwneud yn fwy agored i effaith tACS. Er mwyn ymchwilio i'r mater hwn, fe wnaethom ailgyfrifo'r ANOVAs mesurau ailadroddus ar gyfer cof cysylltiadol ac adnabyddiaeth a'r rhyngweithio adnabod x cysylltiadol. amser ar gyfer cof cysylltiadol (p=0.31), cof adnabod (p=0.25) neu'r rhyngweithred cydnabyddiaeth cysylltiadol × (p=0.97). I gadarnhau'r effeithiau nwl hyn, fe wnaethom gyfrifo'r ffactor Bayes ar gyfer rhyngweithio amseroedd ymateb amgodio gydag effaith mesur ailadroddus tACS ar gof cysylltiadol, cof adnabod, a'r rhyngweithiad cydnabyddiaeth cysylltiadol ×, a chanfod eu bod ar neu yn is / i gyd. achosion (ar gyfer pob model priodol, BF1{{1{0}} oedd 0.35,0.37 a 0.13). Mae'r canfyddiadau hyn felly'n gwrthbrofi'r awgrym bod amseroedd amgodio wedi dylanwadu ar effaith tACS ar berfformiad cof.

5. Trafodaeth

Mae ein canlyniadau yn dangos bod theta tACS dros cortecs parietal yn ystod amgodio cof yn amharu ar berfformiad cof cysylltiadol ond nid cof adnabod canfyddiadol o'r un deunyddiau tasg. Mae'r canfyddiadau hyn yn cyd-fynd ag arsylwadau dro ar ôl tro bod gweithgaredd osgiliadol theta yn cyfrannu'n benodol at amgodio cof cysylltiadol (a]sein et al., 1998; Buzsaki, 2002; Lega et al, 2012; Burke et al, 2013; Herweg et al, 2020; Sauseng et al,2010). Mae'r canfyddiad nad oedd perfformiad cof cysylltiadol yn cyd-fynd â pherfformiad cof canfyddiadol yn cadarnhau ymhellach y syniad bod cydberthynas niwral y ddwy broses cof yn anghymdeithasol. Mae hyn yn bwysicach fyth o ystyried y canfuwyd bod safle ysgogiad parietal (P3) yn chwarae rhan mewn cof cysylltiadol a phrosesu canfyddiadol (Cabeza et al,201l; Culham & Kanwisher, 2001; Gotlieb, 2007). Hynny yw, mae cydberthynas niwral y ddwy dasg yn dangos gorgyffwrdd gofodol yn y cortecs parietal. Eto i gyd, mae effaith anghymdeithasol theta tACS ar y ddwy dasg cof yn awgrymu y gallai gweithgaredd osgiliad theta ddatgysylltu'n swyddogaethol y ddwy broses cof yn y cortecs parietal. Ymhellach, ni ellir esbonio'r daduniad hwn gan wahaniaeth mewn anhawster tasg, gan fod perfformiad yn ystod amodau ffug y ddwy dasg yn debyg.

Mae ein canfyddiad o nam cof cysylltiadol ar ôl theta tACS yn cyferbynnu nifer o ganfyddiadau blaenorol o berfformiad cof gwell a achosir gan theta tACS. Fodd bynnag, caiff cymhariaeth rhwng astudiaethau ei rhwystro gan heterogenedd wrth ddylunio tasgau a lleoliad ysgogiad yr ymennydd. Er enghraifft, mae gwelliant cof a achosir gan tACS wedi'i adrodd mewn astudiaethau cof gweithredol (Abellaned-Prezet al, 2020 Alekseichuk et al.2016; Khader et al.2010), ond gellir dadlau nad oedd y tasgau hyn yn dibynnu ar brosesu cysylltiadol. Ymhellach, gall y maes ysgogi fod yn arbennig o bwysig oherwydd effeithiau gwahaniaethol pŵer theta ar wahanol safleoedd niwroanatomegol (Long. Burle, & Kahana 2014). Er enghraifft, gallai’r perfformiad gwell yn y dasg cysylltiad wyneb-golwg ar ôl i tACS gael ei roi i’r ardal ffiwsform (Lang et al, 2019) fod wedi deillio o fodiwleiddio amgodio nodweddion wyneb, yn hytrach na mwy o amgodio cof cysylltiadol. Er y gwelwyd gweithgaredd osgiliad theta yn y meysydd hyn mewn bodau dynol ac anifeiliaid (Lee et al, 2005; Raghavachari et al, 2006; Sauseng et al, 2010), gallant chwarae rhan wahanol mewn prosesau cof. Mewn astudiaeth fwy diweddar, ni chanfu Klinlk et al.(2020) unrhyw newid ym mherfformiad cof cysylltiadol cyfranogwyr ifanc ar ôl tACS dros y cortecs rhagflaenol fentroochrog, sy'n dangos ymhellach yr anghysondeb yn y canlyniadau.

Yn lle hynny, rydym yn awgrymu bod ein canfyddiadau yn unol ag astudiaethau blaenorol sy'n dangos bod ysgogiad cortigol parietal yn modiwleiddio gweithgaredd niwral mewn rhwydwaith hippocampal-cortical sy'n cefnogi prosesu cof cysylltiadol (Freedberg et al., 2019; Hermiller et al, 2019; Tambini et al. al 2018; Wanget al,2014). Yn fwy penodol, mae ein canfyddiadau yn cyd-fynd â modiwleiddio cof cysylltiadol, ond nid cof adnabod, ar ôl gweinyddu TMS dros y cortecs parietal (Tambini et al., 2018). Ymestynnwn yr adroddiadau hyn trwy ddangos y gall theta tACS hefyd fodiwleiddio fel prosesu cysylltiadol o fewn yr un rhwydwaith hippocampal-cortical o bosibl. .

Un ystyriaeth bwysig yw ein bod wedi ysgogi ar amlder sefydlog ar gyfer yr holl gyfranogwyr, yn hytrach nag ar amlder theta unigol. Byddai ysgogi ar yr amledd brig unigol yn arwain at well traul niwral, a allai felly wella perfformiad cof (Hanslmayr, Axmacher, & Inman, 2019; Thut et al, 2011). Cefnogir y syniad hwn gan lond llaw o astudiaethau tACS blaenorol a ysgogodd ar amlder theta unigol, a nodwyd gan ddefnyddio cyplu cyfnod-osgled theta-gamma yn ystod cyflawni tasg, a chanfod perfformiad cof gweithio gwell ar ôl ysgogiad (Reinhart & Nguyen, 2019; Vosskuhl, Huster, & Hermann., 2015). Fodd bynnag, defnyddiodd astudiaethau tACS eraill yn dangos gwella cof gweithio amlder ysgogi sefydlog (Jausovec & Jausovec, 2014; Lang et al., 2019), gan awgrymu nad oes angen ysgogiad ar amledd theta unigol i fodiwleiddio perfformiad cof. Yn fwy cyffredinol, dangosodd sawl astudiaeth nad oedd symbyliad ar yr amledd alffa unigol yn gyson yn gwella tyniant niwral (Vossen et al, 2015; Stecher & Herrmann, 2018), gan awgrymu efallai nad yw’r berthynas rhwng ysgogiad yr ymennydd, ysgogiad niwral, a pherfformiad gwybyddol yn syml. Yn olaf, mae tystiolaeth bod amgodio cysylltiadol mewn bodau dynol yn cael ei gefnogi gan ddau fand amledd ar eithafion ystod theta (3-8 Hz), yn hytrach nag amrywio o amgylch canol ystod theta (Lega et al, 2012(Wolinski et al.,2018)).Yn yr achos hwn, byddai ysgogiad osgiliadurol trydan yng nghanol yr ystod theta yn arwain at ddad-gydamseru theta neu sifftiau yng nghyfnod yr amleddau mewndarddol, a allai amharu ar brosesu cof (Alekseichuk et al.201Z ; Polania, Nitsche. Korman Batsikadze, & Paulus, 2012). Rydym yn dadlau bod ein canfyddiadau’n ymddangos orau yn unol â disgrifiad o ddadgydamseru cam a achosir gan tACS sy’n amharu ar y cof cysylltiadol ond nad yw’n effeithio ar berfformiad adnabod canfyddiadol

Mae cynllun ein hastudiaeth yn gosod rhai cyfyngiadau i'n casgliadau. Ni wnaethom gynnwys delweddu ymennydd swyddogaethol ar yr un pryd â gweinyddiaeth tACS, sy'n ein hatal rhag gwirio effaith tACS parietal ar y rhwydwaith hippocampal-cortical. Hefyd, ni wnaethom fesur EEG ar yr un pryd â gweinyddiaeth tACS, sy'n golygu na allem brofi'n empirig ein gosodiad o ddadgydamseru theta mewn cof cysylltiadol. Yn olaf, ni wnaethom ddefnyddio amledd rheoli na lleoliad i wirio penodoldeb ysgogiad theta y cortecs parietal. Rydym yn bwriadu mynd i'r afael â'r materion agored hyn mewn astudiaethau yn y dyfodol.

I gloi, mae ein hastudiaeth yn dangos bod theta tACS wedi effeithio ar amgodio cof cysylltiadol tra'n arbed cydnabyddiaeth ganfyddiadol. yn unol â'r ddamcaniaeth bod osgiliadau theta yn chwarae rhan hanfodol mewn ffurfio cof cysylltiadol mewn rhyngweithiadau parietal-hippocampal. Mae'r canlyniadau hyn yn cyd-fynd â modelau niwrobiolegol cyfredol o gof cysylltiadol ac yn annog astudiaeth bellach gan ddefnyddio ysgogiad ymennydd trydan anfewnwthiol i fodiwleiddio gweithgaredd osgiliadol rhwydweithiau cof cysylltiadol yr ymennydd ar gyfer ymchwil cof cyfredol.