Tekrarlayan Nöromodülasyonlu Yaşlı Yetişkinlerde Çalışma Belleğinde ve Uzun Süreli Bellekte Uzun Süreli, Ayrılabilir Gelişmeler Bölüm 3

Birincil bulguların bağımsız bir örnekte kopyalanması.

Deney 1'deki birincil gözlemlerin bağımsız bir örnekte tekrarlanıp kopyalanmadığını test etmek için ek bir deney gerçekleştirdik. Deney 3, serbest hatırlama görevinin yerine getirilmesi sırasında DLPFC gama veya IPL teta nöromodülasyonu almak üzere rastgele seçilen 30 yaşlı katılımcıdan oluşuyordu.

Nöromodülasyon ile hafıza arasında yakın bir ilişki vardır. Nöromodülasyon, beyin hücreleri arasındaki bağlantıları ve bilgi aktarımını teşvik ederek hafızayı güçlendirir. Bellek, insanın hayatta kalması ve gelişmesinin önemli bir temel taşıdır. Nöral düzenleme yoluyla bilgiyi daha iyi öğrenmemize ve uygulamamıza yardımcı olabilir.

Nöromodülasyon hafızanın birçok yönünü etkileyebilir. Birincisi, nöromodülasyon serebral korteksteki aktiviteyi etkileyerek algıyı, dikkati ve bilişsel yetenekleri modüle edebilir. Bunlar hafıza oluşumunun temelidir ve nöromodülasyon yoluyla bilgiyi daha iyi anlamamıza, hatırlamamıza ve uygulamamıza yardımcı olabilirler.

İkincisi, nöromodülasyon aynı zamanda nöronlar arasındaki bağlantıları ve sinyalleri de modüle edebilir. Nöronlar arasındaki bağlantıların sayısı ve yapısı hafıza yeteneğini doğrudan etkileyebilir. Nöronlar arasındaki bağlantılar ve sinyaller nöromodülasyon yoluyla geliştirilebilir, böylece hafıza yeteneği geliştirilebilir.

Buna ek olarak, nöromodülasyon, uzun süreli hafıza tutma ve gözden geçirmeyi teşvik etmek için beyindeki hipokampusu ve diğer nöron popülasyonlarını etkileyebilir. Nöromodülasyon yoluyla nöron popülasyonları arasındaki bağlantıları daha iyi düzenleyebilir ve anıların kodlanmasını ve depolanmasını geliştirebiliriz.

Sonuç olarak nöromodülasyon ile hafıza arasındaki ilişki çok yakındır. Nöromodülasyonu geliştirerek hafızamızı geliştirebilir ve bilgiyi daha iyi kavrayıp uygulayabiliriz. Bunun çalışmamız, işimiz ve yaşamımız üzerinde olumlu bir etkisi vardır, bu nedenle nöromodülasyonun hafıza üzerindeki etkisine dikkat etmeli ve fiziksel egzersiz, diyet düzenlemesi vb. yoluyla nöromodülasyonun ve hafızanın gelişimini teşvik etmeliyiz. hafızayı geliştirmesi gerekiyor ve Cistanche Deserticola hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü Cistanche Deserticola birçok benzersiz etkiye sahip geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir ve bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Kıymanın etkinliği asit, polisakkaritler, flavonoidler vb. dahil olmak üzere içerdiği çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler beyin sağlığını çeşitli şekillerde geliştirebilir.

Belleği geliştirmek için ekleri bil'e tıklayın

İzlenen nöromodülasyon protokolü, nöromodülasyonun birbirini takip eden dört gün yerine üç gün boyunca gerçekleştirilmesi ve uzun süreli bir takibi içermemesi dışında büyük ölçüde Deney 1'e benzerdi.

Bellek performansı başlangıçta ve her nöromodülasyon seansı sırasında incelendi. Denek içi faktörler olarak gün (başlangıç, 1. gün, 2. gün ve 3. gün) ve seri konumu (öncelik, orta 1, orta 2, orta 3 ve sonluk) ile karışık bir ANOVA ve grup (DLPFCgamma ve IPL teta) arasında- denekler faktörü, bellek performansında önemli farklılıklar ortaya çıkardı (gün × seri konum × grup: 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). 

Takip ANOVA'ları, nöromodülasyonun 2. ve 3. günlerinde seri konum ile grup arasında anlamlı bir etkileşimi ve öncelik ve yenilik kümeleri için gün ile grup arasında anlamlı bir etkileşimi ortaya çıkardı (Ek Tablo 4). İki taraflı bağımsız örnek t testleri, nöromodülasyonun 2. ve 3. günlerinde DLPFC gama grubunda IPL teta grubuna göre öncelik kümesindeki bellek performansının önemli ölçüde arttığını gösterdi (Şekil 6a, üst).

Yenilik kümesindeki performans, müdahalenin 3. gününde DLPFC gama grubuna göre IPL teta grubunda anlamlı derecede daha yüksekti (Şekil 6a, alt). Bunlar, Deney 1'deki paralel gözlemlerin sonucudur (Şekil 2a, sol). Temel performans iki grup arasında farklılık göstermedi (Ek Tablo 4), dolayısıyla gruplar arası spesifik olmayan farklılıklar göz ardı edildi.

Temel bilişsel işlev ile bellek performansı arasındaki ilişkiyi inceleyerek, DLPFCgamma grubunda daha düşük MoCA puanına sahip bireylerin yalnızca öncelik kümesinde 3. günde daha iyi bellek performansı gösterdiğini bulduk (r13=−0.672, P=0.006; Şekil 6b,c), oysa IPL teta grubunda daha düşük MoCA puanlarına sahip olanlar yalnızca yenilik kümesinde 3. günde daha iyi bellek performansı gösterdi (r13= −0.618,P=0.014; Şekil 6d,e), Deney 1'deki bulgulara benzer (Şekil 5).

Bağımsız bir katılımcı örneğinde yapılan bu gözlemler, Deney 1'in temel bulgularını tekrarlıyor ve onlardan elde edilen çıkarımlara olan güveni daha da güçlendiriyor.

Tartışma

Beyin ritimlerinin ayrılabilir uzay-spektral sürüklenmesi yoluyla yaşlı yetişkinlerde WM ve LTM'de seçici iyileşmeler olduğuna dair kanıtlar sunuyoruz ve iyileşmeler müdahaleden sonra en az 1 ay boyunca sürdürülüyor. Deney 1, WM ve LTM işlevinde seçici değişikliklerin, sırasıyla IPL'deki tarritimlerin ve DLPFC'deki gama ritimlerinin sürüklenmesi yoluyla mümkün olduğunu gösterdi.

Deney 2, iki bölge arasındaki modülasyon frekanslarının değiştirilmesinin herhangi bir fayda sağlamadığını gösterdi. Sonuç olarak, hafızanın iyileştirilmesi için uygun substratı belirleyen anatomik konum ve ritmik frekansın birleşimidir.

Dahası, Deney 1 sırasında gözlemlenen iyileşmelerin, transretinal veya transkütanöz uyarım gibi spesifik olmayan etkilerden değil, işlevsel olarak spesifik beyin devrelerinin sürüklenmesinden kaynaklandığını doğruladı33.

Ek olarak, bilişsel işlevi daha zayıf olan bireylerde daha fazla iyileşme gözlemledik. Bu bulgular Deney 3'teki bağımsız bir örneklemde daha da tekrarlandı.

Ayrıca, müdahale sırasında hafıza fonksiyonunun iyileşme hızının, müdahaleden 1 ay sonraki hafıza gücünü öngördüğünü, dolayısıyla gelecekteki çalışmalarda tedaviye yanıt verme yeteneğini ölçmek için önemli bir ölçüm sağladığını bulduk.

Bu bulgular birlikte, yaşlı yetişkinlerde hafıza fonksiyonunun, işlevsel olarak spesifik beyin ritimlerinin modülasyonu yoluyla seçici ve sürdürülebilir bir şekilde geliştirilebileceğini göstermektedir.

Farklı ritmik nöromodülasyon protokollerinin farklı hafıza fonksiyonlarını etkilediği özgüllük, hem frontal hem de parietal bölgelerin ve hem teta hem de gama ritimlerinin WM ve LTM fonksiyonuna genel katılımını belgeleyen literatür göz önüne alındığında şaşırtıcı görünebilir36,37.

Bu özellikle geçerlidir çünkü nöromodülasyon bir liste sırasında sunulan tüm kelimelerin hem kodlanması hem de hatırlanması sırasında gerçekleştirilmiştir. Bulgularımız, müdahalelerimizin iki farklı bilişsel işlemi manipüle ettiğini kuvvetle ileri sürüyor. Çift depolu çerçeveyi takiben, IPLtheta modülasyonunun WM işlemlerini iyileştirdiğini varsayıyoruz.

Bununla birlikte, görsel-uzaysal bilgi içeren önceki nöromodülasyon çalışmalarından farklı olarak18, IPL teta modülasyonunun WM kapasitesini tek başına geliştirdiğini düşünmüyoruz. Durum böyle olsaydı, yenilik kümesinin yanı sıra bazı orta konum kümelerinde de bellek performansında iyileşmeler gözlemlenirdi.

Ayrıca IPL teta modülasyonu ile genel dikkat fonksiyonunda da artış beklemiyoruz. Her ne kadar parietal teta ritimlerinin dikkatli örneklemeyi kolaylaştırdığı varsayılsa da38, parietal teta sürüklenmesi39 ile dikkatte değişiklik olduğunu gösteren çok az kanıt vardır.

Bunun yerine, IPL teta modülasyonunun ardışık bellek temsilleri arasındaki zamansal ayrımı kolaylaştırarak aralarındaki girişimi en aza indirmiş olabileceğini öneriyoruz15.

Dahası, teta ritimlerinin aynı zamanda zamansal bağlam aracılı hatırlamayı40 kolaylaştırdığı da bilinmektedir; bu durum, WM temsillerinin korunmuş bakımının ve bağlam temelli geri alımının altında yatan ortak bir nörofizyolojik mekanizmayı potansiyel olarak yansıtır. Nöromodülasyondan etkilenmeyen WM kapasitesindeki içsel sınırlamalar, bu iyileştirmeleri yalnızca listedeki sonraki sözcüklerle sınırlayabilir, böylece yalnızca yenilik kümesini iyileştirebilir.

Eğer öyleyse, o zaman bu bulgular, hafıza kapasitesini değiştirmenin18 yanı sıra, etkili teta-gamma çapraz frekans birleştirme teorisi15 kapsamında WM fonksiyonunun invaziv olmayan şekilde iyileştirilmesine yönelik ek bir yaklaşımı yansıtabilir.

Her ne kadar IPL tetamodülasyonu sonraki listedeki öğelerin bakımını ve geri çağrılmasını kolaylaştırmış olsa da, önceden sunulan bilgilerin LTM'ye aktarımını iyileştirmemiş olma ihtimali, etkilerin seçiciliğine daha fazla katkıda bulunmuş olabilir. Bunun nedeni, iki bellek deposu için farklı kodlama mekanizmalarının varlığı olabilir; bu olasılık, yakın zamanda yapılan bir transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) çalışmasıyla da desteklenmektedir14.

Alternatif olarak, iki bellek sistemi arasındaki temsillerin aktarımı, mevcut nöromodülasyon tasarımından etkilenmeyen ayrı yürütme kontrol süreçlerini41 içerebilir. Sonuç olarak, IPL teta modülasyonu öncelik kümesindeki bellek temsillerini etkilememiş olabilir. Bunun yerine, öncelik etkisindeki gelişmeler DLPFC gama modülasyonuyla seçici olarak ortaya çıktı.

Bu protokol, hipokampus ve diğer temporal lob yapılarını42 potansiyel olarak etkileyerek, ayrı ayrı kodlanan veya LTM'ye aktarılan temsilleri alma yeteneğini seçici olarak geliştirmiş olabilir; bunlar aynı zamanda gecikmeli hatırlama sırasında eşzamanlı olarak gama aktivitesi de sergiler36. Önceki bir nöromodülasyon çalışması, tek seanslı geleneksel tACS ile genç yetişkinlerde hafıza fonksiyonunun incelenmesine rağmen bu öneriyle uyumludur22.

Bu nedenle, hem teta hem de gama ritimlerinin ve hem DLPFC hem de IPL bölgelerinin genel olarak WM ve LTM performansına katkıda bulunduğu bilinmesine rağmen, bu çalışmada gözlemlenen ayrılabilir iyileşmelerin altında yatan farklı bilişsel süreçleri seçici olarak indeksleyebilirler.

Bu çalışmanın bulguları aynı zamanda serbest hatırlamanın teorik modellerini çevreleyen tartışmalara da katkıda bulunmaktadır. Öncelik ve sonradanlık etkilerinin ayrılmış sinir tabanları, çelişkili kanıtlarla birlikte nöropsikolojide hararetle tartışılan bir konu olmuştur14,43. Mevcut çalışmada gözlemlenen öncelik ve yenilik etkilerinin seçici modülasyonu, ikili depo modelleri11 ve nöropsikolojik gözlemler12,13 ile uyumlu olarak altta yatan farklı mekanizmaları desteklemektedir.

Ancak şu andaki bulgularımız alternatif serbest hatırlama modelleriyle uyumsuz değil. Örneğin, bir teori, öncelik etkilerini, uzun vadeli depolama ve geri alma işlemlerinin, uzmanlığa bağlı geri alma yapılarına bağlı olarak WM işlevini desteklediği 'uzun vadeli çalışma belleğine' atfeder44,45. Bu görüş, DLPFC gama nöromodülasyonunun, bu görüşte WM'nin hizmetinde olmasına rağmen, LTM'den alımı etkilemiş olabileceği yönünde yukarıda belirtilen hipotezle tutarlı değildir.

Bu iki bakış açısı arasındaki belirsizliği ortadan kaldırmanın bir yolu, uzmanlığı modüle etmek için kişiselleştirme yöntemini kullanmaktır45; bu durumda bu teori, daha güçlü uzmanlığa bağlı erişim yapılarının varlığında DLPFC gama nöromodülasyonunun daha güçlü bir etkisini öngörecektir. Öncelik etkilerini açıklamak için tasarlanmayan yaşlı yetişkinlerde öncelik etkilerindeki eksiklikler, dikkat süreçlerine46 atfedilmiştir ve bunlar da DLPFC gama aktivitesi47 ile ilişkilidir. DLPFC gama nöromodülasyonu, bir serideki erken olaylara fayda sağlayarak kodlama mekanizmalarının verimliliğindeki içsel değişimi daha da arttırmış olabilir46. Özellikle temporal lobdaki gama aktivitesinin artması bu etkiyle ilişkilidir17.

Yukarıda tartışıldığı gibi, DLPFC gama nöromodülasyonu, temporal lob yapılarındaki42 gama aktivitesi üzerinde aşağı yönlü etkilere yol açarak öncelik etkisini arttırmış olabilir. DLPFC gammanöromodülasyonunun özellikle LTM alma süreçlerini veya dikkat mekanizmalarını etkileyip etkilemediği, birincil küme içindeki bellek performansının ayrıntılı analizi yoluyla potansiyel olarak ele alınabilir.

Örneğin, LTM geri alma hesabı, tüm seri konumlardaki geri alma süreçlerindeki benzer faydalar nedeniyle öncelik kümesindeki seri konumun artmasıyla birlikte bellek performansında ilave bir değişim öngörürken, dikkat hesabı, seri konumun bir fonksiyonu olarak bellek performansının eğimindeki azalmayı öngörür. bu da sürekli dikkatteki istikrarı yansıtır46.

Nöromodülasyon protokolünün öncelik etkisini seçici olarak manipüle etmedeki başarısı, bu rakip tahminleri test etmek için güçlü bir araç olacaktır. Bu hipotezleri sistematik olarak test etmek için yeterli güce sahip gelecekteki çalışmalar, çeşitli serbest hatırlama teorilerini iyileştirmek ve uzlaştırmak için bu rakip tahminler arasındaki belirsizliği ortadan kaldırabilir.

Bu çalışma, invaziv olmayan tekniklerle yaşlı yetişkinlerde hafıza fonksiyonuna yönelik potansiyel klinik faydalar öneren giderek büyüyen literatüre katkıda bulunmaktadır7. Mevcut çalışmada kullanılan protokoller, hafıza fonksiyonunun, 4-günlük bir müdahaleden sonra en az 1 ay boyunca seçici olarak iyileştirilebileceğini göstermektedir. Bu uzun süreli etkiler, intrinsik beyin ritimlerinin tACS49 ile faz kilitlenmesinden sonraki nöroplastik değişikliklere48 bağlı olarak ortaya çıkabilir.

Ayrıca bu bulgular, tipik olarak yaşlanmayla birlikte azalan50 fonksiyonel farklılaşmanın, fonksiyonel olarak spesifik nöromodülasyon yoluyla desteklenebileceğini düşündürmektedir. Bu çalışmadan elde edilen bulgular, klinik potansiyellerini daha fazla incelemek için çeşitli araştırmaları motive edebilir. Örneğin gelecekteki çalışmalar, bu bulguların çeşitli duyusal alanlardaki hafıza fonksiyonlarını kapsayan farklı bilişsel paradigmalara genellenebilirliğini incelemeli ve bunları daha büyük çalışma örneklerinde tekrarlamalıdır.

Ayrıca mevcut çalışmada gözlemlenen 1-ay süresinin ötesine geçen sürdürülebilir etkilerin nasıl teşvik edileceğinin belirlenmesi gerekmektedir. Bireysel anatomik ve fonksiyonel özelliklere göre nöromodülasyon protokolünün kişiselleştirilmesi olası bir yaklaşımdır6.

Ek olarak, teta ve gama aralıkları içindeki spesifik frekans, modülasyon seanslarının sayısı ve süresi, ardışık seanslar arasındaki optimal aralık ve temel bilişsel ve sinirsel işlevin bu ölçümlerle etkileşimi, en optimum modülasyon tasarımlarını belirlemek için sistematik olarak değiştirilebilir.

Ayrıca, MoCA'ya ek olarak gelecekteki çalışmalarda, temel bilişsel işlevi ve bunun tACS kaynaklı iyileşmelerle ilişkisini ölçmek için daha kapsamlı nöropsikolojik değerlendirmeler kullanılmalıdır.

Son olarak, sağlıklı yaşlı yetişkinlere yönelik potansiyel faydaların ötesinde, nöropsikiyatrik ve nörodejeneratif bozuklukları olan, özellikle seçici hafıza eksikliği olan10 ve demans riski taşıyan5 kişiler için çevirisel etkileri incelenmelidir. Bu çalışmadan elde edilen bulgular, klinik açıdan ilgi çekici bu soruların araştırılmasına yönelik bir basamak görevi görmektedir.

Çevrimiçi içerik

Her türlü yöntem, ek referanslar, Nature Research raporlama özetleri, kaynak veriler, genişletilmiş veriler, tamamlayıcı bilgiler, teşekkür, hakem incelemesi bilgileri; yazar katkılarının ve rekabet eden çıkarların ayrıntıları; veri bildirimleri ve kod kullanılabilirliği şu adreste mevcuttur:https://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3.

Referanslar

1. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri. Yaşlanma eğilimleri: Amerika Birleşik Devletleri ve dünya çapında. MMWR Morb. Ölümlü. Her hafta. Temsilci 52, 101–104 (2003). 106.

2. Samanez-Larkin, GR & Knutson, B. Yaşlanan beyinde karar verme: duygusal ve motivasyonel devrelerdeki değişiklikler. Nat. Rahip Neurosci. 16,278–289 (2015).

3. Søraas, A. ve diğerleri. COVID-19Enfeksiyonundan 8 ay sonra kişisel olarak bildirilen hafıza sorunları. JAMA Ağı. 4'ü açın, e2118717 (2021).

4. Rapp, PR & Amaral, DG Normal yaşlanmanın bilişsel ve nörobiyolojik sonuçlarındaki bireysel farklılıklar. Trendler Neurosci. 15,340–345 (1992).

5. Gauthier, S. ve diğerleri. Hafif bilişsel bozukluk. Lancet 367, 1262–1270 (2006).

6. Grover, S., Nguyen, JA & Reinhart, RMG Bilişi geliştirmek için beyin ritimlerini senkronize etmek. Annu. Rev. Med. 72, 29–43 (2021).

7. Reinhart, RMG & Nguyen, JA Yaşlı yetişkinlerde çalışma belleği, ritmik beyin devrelerinin senkronize edilmesiyle yeniden canlandı. Nat. Nörobilim. 22.820–827 (2019).

8. Cowan, N. Uzun süreli, kısa süreli ve işleyen bellek arasındaki farklar nelerdir? Prog. Beyin Arş. 169, 323–338 (2008).

9. Parkinson, SR, Lindholm, JM & Inman, VW Anında hatırlamadaki yaşlılık farklılıklarının analizi. J. Gerontol. 37, 425–431 (1982).

10. Sullivan, EV & Sagar, HJ Parkinson hastalığında ve genel amnezide sözel olmayan materyal için kısa süreli ve uzun süreli belleğin çift ayrışması. Bir sonraki analiz. Beyin 114, 893–906 (1991).

11. Atkinson, RC & Shifrin, RM İnsan hafızası: önerilen bir sistem ve kontrol süreçleri. Te Öğrenme ve Motivasyon Psikolojisi: Araştırma ve Teoride Gelişmeler Cilt 2 (ed. Spence, KW) 89–195(Academic Press, 1968).

12. Baddeley, AD & Warrington, EK Hafıza kodlaması ve amnezi.Neuropsychologia 11, 159–165 (1973).

13. Shallice, T. & Warrington, EK Sözel hafıza depolarının bağımsız işleyişi: nöropsikolojik bir çalışma. QJ Uzmanı Psikol. 22, 261–273 (1970).

14. Innocenti, I. ve ark. TMS'nin öncelik ve yenilik mekanizmalarına müdahalesi, insan beynindeki iki modlu epizodik kodlamayı ortaya çıkarır. J. Cogn. Nörobilim. 25,109–116 (2013).

15. Lisman, JE & Jensen, O. Te theta–gama sinir kodu. Nöron 77,1002–1016 (2013).

For more information:1950477648nn@gmail.com