Sağlıklı Yaşlı Yetişkinlerde Motor Dizisi Öğrenme Görevi Sırasında Bifokal Transkraniyal Alternatif Akım Stimülasyonunu Kullanarak Frontoparietal Ağı Hedefleme - Bölüm 1

soyut

Arka plan: Sağlıklı yaşlı yetişkinler motor performansında ve motor öğrenme kapasitesinin yanı sıra çalışma belleği (WM) performansında da azalma gösterir. WM'nin sıralı öğrenme gibi motor öğrenme süreçlerine dahil olduğu öne sürüldü. Korelasyonel kanıtlar, WM süreçlerinin altında yatan bir ağ olan frontoparietal ağın (FPN) motor dizisi öğrenimine dahil olduğunu göstermiştir.

Motor öğrenme, spor, müzik, dans, dövüş sanatları vb. yoluyla öğrenme verimliliğini ve hafızayı geliştirmeye yönelik yöntemleri ifade eder. Geleneksel öğrenme yöntemlerinden farklı olarak motor öğrenme, vücut ve beynin koordineli çalışmasına daha fazla dikkat ederek öğrenmeyi daha rahat ve eğlenceli hale getirir. .

Motor öğrenmenin hafıza üzerindeki etkisi çok önemlidir. Egzersiz yoluyla vücudun metabolik seviyesini iyileştirebilir, kan dolaşımını hızlandırabilir ve beyne tam olarak oksijen ve besin sağlayabiliriz. Aynı zamanda motor öğrenme, bilgiyi daha iyi hatırlamamıza ve anlamamıza yardımcı olabilecek önemli bir hafıza depolama alanı olan beyindeki hipokampüsü de uyarabilir.

Ayrıca motor öğrenimi insanların konsantrasyonunu ve konsantrasyonunu da geliştirebilir. Egzersiz sırasında insan vücudu, kendimizi daha pozitif ve enerjik hissetmemizi sağlayabilecek dopamin ve adrenalin gibi büyük miktarda nörotransmitter salgılar. Bu, öğrenme görevlerine daha iyi odaklanmamız için çok faydalıdır.

Motor öğrenmede ip atlama, basketbol oynama, dans etme, yoga vb. çeşitli egzersiz yöntemlerini seçebiliriz. Farklı egzersiz yöntemlerinin beyin üzerinde farklı etkileri vardır. Örneğin dans etmek, vücudun ritmini daha iyi kontrol etmemize ve mekansal farkındalığı geliştirmemize yardımcı olabilir; Basketbol oynamak dış çevreyi daha iyi algılamamıza ve karmaşık durumlarla başa çıkmamıza yardımcı olabilir.

Kısacası motor öğrenme, öğrenme verimliliğimizi ve hafızamızı geliştirmede önemli bir rol oynar. Egzersizi günlük öğrenmeye entegre etmeli, vücut ve beyin sinerjisinden tam olarak yararlanmalı, daha keyifli öğrenmeli ve büyümeliyiz. Hafızamızı geliştirmemiz gerektiği görülebilir. 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 içerdiği asit, polisakkaritler, flavonoidler vb. gibi çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler beyin sağlığını çeşitli şekillerde geliştirebilir.

Belleği geliştirmenin 10 yolunu bilin'e tıklayın

Ancak nedensel kanıtlar şu anda eksiktir. İnvazif olmayan beyin stimülasyonu (NIBS) çalışmaları şu ana kadar ağırlıklı olarak motor dizisi öğrenimini geliştirmek için motorla ilgili alanlara odaklanmışken, motor öğrenmenin daha bilişsel yönleriyle ilişkili alanlar henüz ele alınmamıştır. Hipotez: Bu çalışmada nedensel kanıt sağlamayı amaçlıyoruz. Bir motor dizisi öğrenme görevi sırasında FPN'yi hedef alan thetatranskranial alternatif akım stimülasyonunu (tACS) kullanarak bir motor dizisi öğrenme görevinin başarılı performansında WM süreçlerinin ve altta yatan FPN'nin dahil edilmesi için.

Yöntemler: 20 sağlıklı yaşlı yetişkinden oluşan bir kohortta, bir dizi öğrenme görevi sırasında FPN'ye teta aralığında bifokal tACS uyguladık. Çift kör, çapraz tasarım kullanarak aktif uyarının etkinliğini sahte uyarımla karşılaştırarak test ettik. Motor görevinin iki versiyonu kullanıldı: WM talebinde farklılık gösteren görevler üzerindeki stimülasyonun etkinliğini araştırmak için biri yüksek ve diğeri düşük WM yükü olan. Ek olarak, stimülasyonun WM performansı üzerindeki etkileri bir N-geri görevi kullanılarak ele alındı. TACS frekansı, N-geri görevi sırasında bireysel teta tepe frekansını ölçen EEG kullanılarak kişiselleştirildi.

Sonuçlar: Kişiselleştirilmiş teta tACS'nin FPN'ye uygulanması, yüksek WM yüküyle (p < .001) motor dizisi öğrenme görevi sırasında performansı arttırdı, ancak düşük WM yüküyle bu gelişme olmadı. Aktif stimülasyon, yüksek WM yüküne sahip görev sırasında hem hızı (p < 0,001) hem de doğruluğu (p=0,03) önemli ölçüde artırdı. Buna ek olarak, stimülasyon paradigması, 2- için N-geri görevindeki performansı artırdı. geri görev(p=.013), ancak 1-geri ve 3-geri için değil.

Sonuç: Bir motor dizisi öğrenme görevi sırasındaki performans, WM yükü yüksek olduğunda FPN'ye kişiselleştirilmiş bifokal teta tACS kullanılarak artırılabilir; bu, bu stimülasyon paradigmasının etkinliğinin, öğrenme görevi sırasındaki bilişsel talebe bağlı olduğunu gösterir. Bu veriler, sağlıklı yaşlılarda bir motor dizisi öğrenme görevinin yürütülmesi sırasında WM süreçlerinin ve FPN'nin kritik katılımına ilişkin daha fazla nedensel kanıt sağlar. Bu bulgular, motor performans, öğrenme kapasitesi ve WM performansında yaşa bağlı düşüşe karşı koymak için yeni ve heyecan verici olasılıkların önünü açıyor.

1. Giriş

Günlük yaşamda yeni motor becerilerin kazanılması önemlidir. Motor öğrenme, hareketlerin daha hızlı ve daha doğru bir şekilde gerçekleştirildiği uygulamaya bağlı bir süreçtir [1]. Çok sayıda araştırma, yeni motor becerilerin kazanılması, pekiştirilmesi ve korunmasında yer alan nöral substratların ve altta yatan mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunmuştur. Sinirbilimsel çalışmalar ağırlıklı olarak motor ağına ve birincil motor korteksin (M1) önemli rolüne odaklanmıştır. 2e4].

Bu özellikle zorlu bir motor görev uygulamasını bir stimülasyon paradigması ile birleştirerek motor öğrenmeyi iyileştirmeye çalışan invaziv olmayan beyin stimülasyonu (NIBS) çalışmaları için geçerlidir [5e8]. Ancak çalışmalar, motor dizisi öğrenimi (MSL) gibi zorlu motor görevlerin yalnızca motorla ilgili süreçlere dayanmadığını, aynı zamanda çalışma belleği (WM) gibi bilişsel süreçlere de dayandığını ileri sürmektedir [4,9,10]. Şaşırtıcı bir şekilde, WM ile ilişkili beyin alanları, MSL'yi incelemeyi amaçlayan NIBS paradigmaları için bir hedef olmamıştır.

MSL, bağımsız hareketlerin ilişkilendirildiği, sonunda hızlı ve doğru bir şekilde gerçekleştirilebilen çok öğeli bir diziyle sonuçlanan bir süreçtir [4,11]. Çalışmalar WM'nin MSL'ye dahil olduğunu göstermiştir [12e14]. WM, bilgiyi zihinde geçici olarak saklama ve işleme yeteneğini ifade eder [15]. WM'deki bireyler arası değişkenlik, örneğin tutulabilen ve üzerinde çalışılabilen öğelerin sayısından oluşur [4]. Bu, MSL için özellikle de bu dizideki öğelerin "parçalar" halinde gruplanması sürecinde önemlidir.

Bu parçalama işlemi hareketlerin daha hızlı yürütülmesiyle sonuçlanır [16e18]. Birçok çalışma, sağlıklı yaşlıların motor dizileri öğrenme yeteneğinde bir düşüş gösterdiğini göstermiştir [12,14]. Ayrıca yaşlanma, WM de dahil olmak üzere bilişsel işlevleri azaltır [19]. Bu nedenle, yakın zamanda yaş, WM kapasitesi ve MSL arasında bir etkileşim öne sürülmüştür [14], ancak bu öneriyi destekleyen nedensel kanıtlar sınırlı kalmıştır.

Nedensel kanıt sağlamak için umut verici bir nöroteknoloji, transkraniyal alternatif akım uyarımı (tACS) gibi NIBS'nin kullanılmasıdır [20e23]. Bu teknik, devam eden salınım aktivitesine ekzojen olarak müdahale edilmesine ve fronto-parietal ağ (FPN) gibi spesifik ağların hedeflenmesine, WM süreçleri gibi spesifik olarak ilgili bilişsel fonksiyonların arttırılmasına veya azaltılmasına izin verir[24,25].

WM ile ilgili bir ağ olan FPN, motor sıralama görevleri sırasında etkinleştirilir [18,26e29]. Bilişsel süreçler, beyinde salınım aktivitesi tarafından uygulanan, beyin ağları içindeki ve arasındaki koordineli etkileşimlere dayanır [30,31]. Örneğin, spesifik hesaplama fonksiyonlarını yerine getiren nöron topluluklarını oluşturan nöronal ateşlemenin salınımlı senkronizasyonu ile verimlilik arttırılır [31,32]. TACS'nin ana çalışma mekanizması nöronal ağları sürüklemek veya senkronize etmektir[20,33].

Stimülasyon frekansı, endojen salınım frekansına ve beyin durumuna uyacak şekilde ayarlanır. Daha spesifik olarak, tACS devam eden salınımlarla eksojen etkileşime izin verir, bu da ilgili davranışsal etkiye sahip ağlar içinde tutarlılığın artmasına neden olabilir [23,33,34]. Teta aralığındaki (4e8 Hz) nöronal salınımlar, artan WM yükü sırasında teta gücündeki artışla birlikte WM görevleriyle meşgul olur[35e37]. Polania ve ark. ve Violante ve diğerleri. FPN'deki göreceli 0⁰ faz farkıyla teta salınımlarının senkronizasyonu ile WM performansının iyileşmesi arasında nedensel bir ilişki olduğunu göstermişlerdir [24,25]. Bununla birlikte, FPN ve MSL'deki teta salınımlarının ACS kaynaklı senkronizasyonunun etkileri hakkında bilgi eksiktir.

Bu çalışmada sağlıklı yaşlı erişkinlerde WM ile MSL arasında nedensel bir ilişki belirlemeyi amaçladık. Bunu yapmak için, sıralı parmak vurma görevi (SFTT) eğitimi kullanılarak MSL'yi iyileştirmek amacıyla sağ dorsolateral prefrontal kortekse (DLPFC) ve posterior parietal kortekse (PPC) kişiselleştirilmiş theta tACS uygulandı [3]. MSL sırasında WM'nin önemini ve bunun FPN stimülasyonundan nasıl etkilendiğini değerlendirmek için SFTT'nin iki versiyonu kullanıldı. Sürümler, düşük ve yüksek WM yükü açısından farklılık gösteriyordu.

Görev sırasında sıranın bir ekranda açıkça gösterilmesiyle WM yükü düşük tutuldu [38]. Yüksek WM yükü versiyonunda, bu dizinin görevden önce ezberlenmesi gerekiyordu ve görev sırasında gösterilmiyordu. Hareketleri gerçekleştirirken sıranın bu çevrimiçi bakımı, ilgili olarak WM işlemlerine dayanır [39].

Ek olarak, mevcut stimülasyon paradigmasının WM'yi N-back görevinin kullanımıyla geliştirip geliştirmediğini doğruluyoruz [24]. Bu çalışmayla, FPN'yi motor performansı ve öğrenmeyi geliştirme için ek bir stimülasyon hedef konumu olarak tanıtıyoruz ve MSL paradigmaları sırasında bilişsel süreçleri dikkate almanın önemine ışık tutuyoruz.

2. Yöntemler

2.1. Katılımcılar

Bu çalışmaya, N=21 sağlıklı, yaşlı, sağ elini kullanan katılımcıyı dahil ettik (N=11 kadın, ortalama yaş ± ss: 69,6 ± 4,4, ortalama lateralite bölümü Edinburgh el tercihi envanteri 85,03 ± 17,3)[40]. N=20 katılımcının verileri, fiziksel sağlıkta ilgisiz bir değişiklik nedeniyle bir katılımcının okulu bırakması nedeniyle dikkate alındı. Dahil edilme kriterleri şunlardı: 60 yaşında [41-43], sağ elini kullanan ve transkraniyal elektriksel stimülasyon (tES) için kontrendikasyonların bulunmaması.

Hariç tutma kriterleri şunlardı: nöropsikiyatrik hastalıklar, nöbet öyküsü, potansiyel olarak tES ile etkileşime giren ilaçlar, parmak hareketlerini bozan kas-iskelet sistemi disfonksiyonu, profesyonel müzisyen ve narkotik ilaç alımı. Tüm katılımcılar bilgilendirilmiş bir onam imzaladılar. Çalışma Helsinki deklarasyonuna uygun olarak yapıldı [44]. Etik onay Vaud, İsviçre'deki kanton etik kurulundan alındı ​​(proje numarası: 2017-00765).

2.2. Deneysel tasarım

Bu çalışmanın tasarımı çift-kör, sham-kontrollü ve çapraz geçişliydi. Çaprazlamadan önce iki oturum ve çaprazlamadan sonra iki oturumdan oluşuyordu. 1. gündeki oturum sırasında katılımcılar bilgilendirildi, tarandı ve üç farklı anketi (tES güvenlik anketi, Edinburgh El Edinme Envanteri (EHI), Epidemiyolojik Çalışmalar Merkezi Depresyon Ölçeği (CES-D)) doldurmaları istendi [40,45]. Daha sonra katılımcılar tepe frekans analizi için EEG edinimi ile Nback testi gerçekleştirdiler.

EEG ölçümünün ardından katılımcılar eş zamanlı tACS ile motor antrenmanı ve bilişsel antrenman yaptılar. Ertesi gün katılımcılar tACS ile sadece motor antrenmanı gerçekleştirdiler. Stimülasyon durumu birbirini takip eden her iki günde de aynı tutuldu ve çaprazlama sonrasında değiştirildi. Stimülasyon sırası, veri toplama işlemine dahil olmayan bir deneyci tarafından sözde rastgele bir şekilde tanımlandı.

Hem katılımcının hem de deneycinin stimülasyon durumuna karşı körlüğü, deney sırasında parametreleri ayarlayan ve stimülatörleri çalıştıran ek bir deneyci tarafından sağlandı. Önceki çalışmalarımıza dayanarak, önceki ve sonraki çapraz oturumlar arasında minimum iki haftalık bir süre vardı [46]. Anketler hariç, çaprazlama sonrasında aynı görevler farklı sıralarla tekrarlandı. Çalışma tasarımının zaman çizelgesi için lütfen Şekil 1 A'ya bakın.

For more information:1950477648nn@gmail.com