Промене мождане повезаности током спавања транскранијалном неуростимулацијом затворене петље предвиђају осетљивост метамеморије, део 1

АПСТРАКТАН

Метапамћење укључује способност да исправно проценимо тачност наших сећања. Повраћај сећања се може побољшати коришћењем транскранијалне електричне стимулације (тЕС) током спавања, али докази за побољшање осетљивости метамеморије су ограничени.

Повраћај меморије се односи на процес преузимања информација ускладиштених у мозгу на различите начине када дође до заборављања памћења. У нашем свакодневном студијском животу, проналажење меморије је веома важна карика. Не само да нам може помоћи да консолидујемо знање које смо научили, већ и да побољшамо наше памћење.

Памћење је способност човека да чува и памти информације и неодвојиво је од учења. Само са јаким памћењем можемо савладати више знања и вештина и играти већу улогу у свакодневном животу.

Проналажење меморије и памћење су уско повезани. Проналажење меморије је када треба да употребимо одређено знање, ми ћемо га претраживати и присећати се, а овај процес претраживања и присећања је проналажење меморије. Ако наше памћење није довољно снажно, имаћемо потешкоћа да повратимо памћење и можемо заборавити, што ће утицати на наш ефекат учења и перформансе.

Стога, побољшање памћења није једноставна ствар, али можемо користити неке научне методе и технике да нам помогну да побољшамо памћење. На пример, можемо да консолидујемо памћење кроз поновљено учење, да користимо вештине асоцијација да додатно продубимо памћење или да активирамо наш мозак на различите начине како бисмо додатно побољшали памћење.

Укратко, памћење и памћење су уско повезани. Само када имамо јаку меморију можемо боље да извршимо враћање памћења и постигнемо боље резултате учења. Имајмо храбрости да изазовемо себе, побољшамо своје памћење кроз континуирано учење и праксу и поставимо чврсте темеље за нашу будућност. Види се да морамо побољшати памћење, а цистанцхе десертицола може значајно побољшати памћење јер је цистанцхе десертицола традиционални кинески медицински материјал који има много јединствених ефеката, од којих је једно побољшање памћења. Ефикасност Цистанцхе десертицола потиче од вишеструких активних састојака које садржи, укључујући танинску киселину, полисахариде, флавоноидне гликозиде, итд. Ови састојци могу унапредити здравље мозга на различите начине.

Кликните на сазнајте 10 начина за побољшање меморије

Примена тЕС може побољшати консолидацију меморије зависну од спавања, која заједно са метамеморијом захтева координацију активности кроз дистрибуиране неуронске системе, што сугерише да је испитивање функционалне повезаности важно за разумевање ових процеса.

Ипак, мало истраживања је испитало како су функционалне модулације повезивања повезане са променама преко ноћи у осетљивости метамеморије. Овде смо развили краткотрајну тЕС методу затворене петље, временски закључану за управна стања текућих спорих таласних осцилација, да бисмо указали на понављање специфичне меморије код људи. Измерили смо електроенцефалографске (ЕЕГ) промене кохеренције након импулса стимулације и окарактерисали промене мреже помоћу теоријске метрике графова.

Користећи технике машинског учења, показали смо да је импулсни тЕС изазвао мрежне промене у вишефреквентним опсезима, укључујући повећану повезаност у тхета опсегу и повећану ефикасност у опсегу вретена. Поред тога, промене у дужини путање бета-појаса изазване стимулацијом биле су предиктивне за промене у метамеморијској осетљивости преко ноћи.

Ови налази додају нове увиде у све већу литературу која истражује повећање перформанси памћења кроз стимулацију мозга током спавања и наглашавају важност испитивања функционалне повезаности како би се објаснили њени ефекти.

САЖЕТАК АУТОРА

Бројне студије су показале јасну везу између сна и памћења – наиме, сећања се консолидују током спавања, што доводи до стабилнијих и дуготрајнијих репрезентација.

Раније смо показали да означавање епизода специфичним обрасцима мождане стимулације током кодирања и понављање тих образаца током спавања може побољшати овај процес консолидације како би се побољшало самопоуздање и доношење одлука о успоменама (метамеморија).

Овде проширујемо овај рад да бисмо испитали промене мозга на нивоу мреже које се јављају након стимулације током спавања које предвиђају побољшања метамеморије. Користећи теорију графова и методе машинског учења, открили смо да промене дужине путање бета опсега изазване стимулацијом предвиђају побољшања метамеморије преко ноћи.

Ово ново откриће баца ново светло на неуронске механизме консолидације меморије и сугерише потенцијалне примене за побољшање метамеморије.

УВОД

Мозак има изузетну способност да претвори кратке сусрете и епизоде, чак и "једнократне" сусрете, у дуготрајна сећања. Ово се дешава кроз процес познат као консолидација меморије, у коме се успомене у лабилном стању репродукују током спавања и претварају у стабилније репрезентације. Међутим, успешно проналажење сећања укључује контролне процесе и доношење одлука, па чак и сећања која се консолидују током спавања могу бити тешка за присећање или враћање са мало поверења у њихову истинитост (Кориат & Голдсмитх, 1996).

Осетљивост на мета-памћење, или способност појединца да са поверењем процени тачност својих сећања, игра кључну улогу у коришћењу наших сећања. На пример, очевидац злочина је можда успешно кодирао критичне детаље епизоде, али можда није сигуран у своје памћење, што доводи до погрешних одлука (Луус & Веллс, 1994; Мемонет ал., 2003; Спорер ет ал., 1995) .

Стога је побољшање не само проналажења меморије, већ и осетљивости метамеморије од критичне важности. Овде смо истраживали побољшање осетљивости интервенцијом док су појединци спавали. Током спавања, неуронски ансамбли који представљају претходно кодирана сећања се реактивирају и у хипокампусу и у неокортикалним областима (Еустон ет ал., 2007; Ји & Вилсон, 2007; Надасдиет ал., 1999. Сирота и др., 2003. Скаггс & МцНаугхтон, 1996;

Поновне репродукције меморије се углавном примећују током спавања спорог таласа, посебно током позитивних фаза, или горе-стања, текуће осцилације 0.5–1,2 Хз (Лее & Вилсон, 2002; Молле & Борн, 2011). Реактивације неуронских образаца специфичних за кодирање су праћене таламокортикалним осцилаторном активношћу од 12–15 Хз познатом као вретена, као и краткотрајним високофреквентним налетима у хипокампусу званим таласање (Де Геннаро & Феррара, 2003; Моллеет ал., 2000).

Замршена координација понављања, вретена и таласа је од суштинског значаја за олакшавање консолидације сећања у дуготрајно складиштење или за пренос сећања из хипокампуса у неокортекс (МцЦлелланд ет ал., 1995; МцГаугх, 2000; Расцх & Борн, 2013; Старесинает ал., 2015).

Консолидација сећања не само да може олакшати њихово касније проналажење, већ може бити повезана и са будућим поверењем појединца у њих; наиме, консолидација може ојачати сећања и побољшати учење (Валкер & Стицкголд, 2004), а поверење у сећања је повезано са верношћу памћења (Далленбацх, 1913).

Стога, циљање процеса консолидације интервенцијом може имати користи не само за успех проналажења, већ и за осетљивост на метамеморију. Током протекле деценије, истраживачи су све више истраживали начине за јачање процеса консолидације меморије путем спољних манипулација. Ове интервентне студије су показале да се консолидација меморије зависна од сна може побољшати на два начина.

Прво, реактивације памћења могу се покренути током спавања поновним излагањем појединаца спољашњим сензорним знаковима, као што су мириси или звуци који су били присутни током кодирања (Антони ет ал., 2012; Оудиетте & Паллер, 2013; Сцхреинер & Расцх, 2014; Расцх ет ал. , 2007. Рудои ет ал., 2009.); Ова реактивација сигнала може довести до предности у опозиву за специфичне ставке које су претходно биле повезане са знаковима.

Друго, вишеструке студије су показале да примена транскранијалне електричне стимулације (тЕС) на одређеним фреквенцијама на мозак током спавања може потенцирати ендогене електрофизиолошке процесе, што доводи до олакшавања консолидације памћења и накнадног препознавања или опозива (Кетз ет ал., 2018; Ладенбауер ет ал. , 2016, 2017, Лустенбергерет, 2016, 2006;

Ове студије су показале опште повећање перформанси враћања меморије након тЕС током спавања. Важно је да ова корист за памћење повезана са стимулацијом потенцијално може бити последица фреквентно специфичних промена функционалне повезаности између региона мозга (Краусе ет ал., 2017).

Да резимирамо, претходна истраживања показују да се враћање сећања може ојачати неуростимулацијом током спавања, и потенцијално би сугерисало да би појединци такође имали већу осетљивост на метамеморију или већу корелацију у тачности и самопоуздању за своје одлуке о памћењу за ове епизоде.

Заиста, нека истраживања су показала везу између здравог непрекинутог сна и неоштећених метамеморских пресуда (Дауратет ал., 2010). Међутим, ово можда није случај, јер су друга истраживања показала диссоцијације између одлука првог реда (пресуде о признавању) и одлука другог реда (пресуде о поверењу; Дел Цул ет ал., 2009; Хебарт ет ал., 2016; Роунис ет ал. ал., 2010).

Ово је важно, пошто поузданост памћења може да се смањи током времена (Схапира & Пански, 2019), што доводи до грешака у извештавању о меморији и лошијег доношења одлука.

Показало се да неуронска стимулација префронталног кортекса побољшава праћење меморије за питања општег знања (Цхуа& Ахмед, 2016; Цхуа ет ал., 2017), а стимулација тета-бурст-а за смањење активности фронтополарног кортекса утицала је на метакогнитивне просудбе (Риалс ет ал. , 2016), сугеришући да би тЕСтехнике могле да буду ефикасне за побољшање и одржавање осетљивости меморије за епизоде ​​кодиране у једном снимку.

Заиста, недавни рад у нашој лабораторији показао је да се јединствени обрасци тЕС модулисани просторно-временском амплитудом (СТАМПс) могу користити за јачање консолидације сна и осетљивости просуђивања специфичних епизодних сећања стечених у имерзивној виртуелној стварности (Пилли ет ал., 2020).

У овом раду, проширујемо претходни рад на реактивацији меморије помоћу назнака истражујући промене у функционалној повезаности након краткотрајних тЕС образаца (наиме, СТАМП-ова) током спавања.

Раније се показало да на функционалну повезаност утиче тЕС током буђења (Поланиа ет ал., 2011, 2012), као и консолидација меморије током спавања (Моллеет ал., 2004). Поред тога, сматра се да је консолидација сећања у мозгу процес на нивоу система, јер је подржана комбинацијом кратког и дугог домета комуникације кроз мождане структуре (Старесина ет ал., 2015).

Ово је вероватно слично метамеморији, јер су истраживања показала повезаност између дистрибуиране мреже можданих подручја, укључујући фронтални кортекс, прекунеус и хипокампус, који подржавају памћење и метакогнитивне просудбе (Баирд ет ал., 2013; Моленбергхс ет ал., 2016; Моралес и др., 2018., Ие ет ал., 2019.);

Стога је критично разумевање како се промене у функционалној повезаности односе на овај процес; међутим, према нашим сазнањима, ниједна студија до сада није испитала како промене у функционалној повезаности услед стимулације током спавања могу утицати или се односити на процесе консолидације памћења и доношења одлука.

Да бисмо испитали промене у функционалној повезаности, користили смо мере ЕЕГ кохеренције (Нунез,1995), посебно имагинарни део кохеренције (Нолте ет ал., 2004), и издвојили карактеристике повезаности из података кохерентности са теоријским анализама графова (Буллморе & Спорнс , 2009; Спорнс, 2003).

Овај приступ моделира функционалну повезаност мозга као међусобно повезан графикон и омогућава истраживање односа између структуре мреже и функције.

Иако смо били заинтересовани за промене повезивања у опсегу Спиндле, проширили смо анализу на неколико других фреквентних опсега, пошто је активност у многим спектралним опсезима била повезана са процесима меморије (Ханслмаир & Стаудигл, 2014; Ханслмаир ет ал., 2012; Лисман & Јенсен, 2013). Користили смо технике засноване на машинском учењу да бисмо одредили важне теоријске карактеристике графова за разликовање између активних и лажних услова стимулације, као и предвиђање промена током ноћи у понашању епизодног памћења.

На овај начин пружамо нови увид у модулације у функционалној повезаности након пулсног тЕС-а које су повезане са променама у метамемориосетљивости за специфичне епизодне успомене.

МАТЕРИЈАЛИ И МЕТОДЕ

Учесници пријављени у овом раду су иста група учесника из Пилли ет ал. (2020). Они су примили јединствене кратке просторно-временске обрасце тЕС-а (наиме, СТАМП-ове) током кодирања епизодних информација, од којих је половина поново примењена током уп-стања спорих таласних осцилација (СВО) током наредних ноћи да би се назначила реактивација специфичних повезаних сећања (активно стање).

У другом тренутку, исте особе су такође извршиле задатак памћења без мождане стимулације (Схам стање).

Стога смо били заинтересовани не само за промене у функционалној повезаности које су се разликовале између активних и лажних услова стимулације, већ и за промене повезивања након СТАМП-ова које су биле повезане са променама у призивању специфичних епизодних сећања од пре до спавања.

Учесници

Укупно 30 здравих учесника је завршило експеримент, који су регрутовани помоћу летака постављених око кампуса Универзитета у Новом Мексику и околне заједнице и примили су новчану надокнаду по завршетку студије.

Од тога, шест учесника је искључено из анализе због неуспјеха опреме да стимулише током активне ноћи или због непоштовања упутстава за задатак.

ЕЕГ подаци за спавање од додатних шест учесника нису могли да се користе за израчунавање мера функционалне повезаности због превеликих артефаката, што је довело до укључивања Н=18 учесника у коначну анализу и извештавање. Сви учесници су дали потписану информисану сагласност за учешће у студији, коју је одобрио Одбор за преглед институција Цхесапеаке.

Сви учесници су били изворни говорници енглеског језика, имали су нормалан или коригован на нормалан слух и вид и нису имали историју неуролошких или психијатријских поремећаја или злоупотребе дрога.

Парадигма понашања и процедура
Преглед експерименталне процедуре је представљен на слици 1. Експеримент је састављен од периода аклиматизације да би се учесници обучили и пустили да спавају у лабораторији, након чега су уследиле две експерименталне ноћи које су укључивале учење и тестирање.

Ноћ аклиматизације је требало само да омогући учесницима да се навикну на спавање у лабораторији, а ЕЕГ подаци нису забележени нити анализирани из овог периода. Учесници су кодирали информације прве експерименталне ноћи. Задатак памћења састојао се од гледања епизода виртуелне реалности администрираних помоћу ХТЦ Виве ВР слушалица, након чега је уследило неколико тестова меморије на основу детаља из епизода.

Учесници су кодирали 14 вињета виртуелне стварности, од којих је свака трајала око минут, приказујући низ догађаја са два или више ликова који врше неку акцију око стамбеног комплекса. Додатна вињета која је била дужа коришћена је за обуку учесника током периода аклиматизације. Учесници су тестирани на својој меморији за вињете у пет тестних сесија администрираних током 48 сати са компјутеризованим задатком који није ВР уграђен у МАТЛАБ-у.

За сваку вињету је конструисано 10 тест задатака који су се састојали од Тачно/Нетачно исказа о специфичним аспектима вињете. Свака од пет тест листа је садржала 28 ставки, по 2 за сваку вињету. Учесници су пријавили да ли су изјаве теста биле тачне/нетачне, као и поузданост њиховог присећања на скали од 1–10. Учесници су спавали у лабораторији сваке од три ноћи.

Процедура се састојала од четири експерименталне сесије и једне сесије аклиматизације. У сесији аклиматизације, учесници су гледали дугу вињету за вежбање, одговарали на питања теста за вежбање, а затим су спавали у лабораторији. У следећој првој експерименталној сесији (сесија 1), учесници су кодирали експерименталне стимулусе.

Половина учесника је добила јединствене тЕС са јединственим ПЕЧАТИМА током гледања вињета (Активно стање), док друга половина није добила никакву стимулацију (Схам стање). Учесници су примили супротан услов стимулације током две додатне експерименталне ноћи које су биле раздвојене за око 1 недељу. Након завршетка процедуре гледања вињета, учесници су добили свој први тест памћења, а затим су преспавали преко ноћи у лабораторији. Ова ноћ, а не ноћ привикавања, сматрана је "Ноћ 1."

Учесници у активном стању су током ноћи добили половину СТАМП-ова како би указали на консолидацију специфичних успомена током ноћи. Насупрот томе, учесници у Схам стању нису примили стимулацију током ноћи. Имајте на уму да нам је овај дизајн студије омогућио да упоредимо перформансе меморије за епизоде ​​које су примиле СТАМП стимулацију током кодирања и спавања (Таг & Цуе) са епизодама које су примиле само стимулацију при кодирању (Таг & Но Цуе). За анализе повезивања, фокусирали смо се на услове Таг & Цуе и Схам (без кодирања или стимулације спавања).

Након што су се учесници пробудили, дат им је други тест памћења и експериментална сесија је завршена. Друга експериментална сесија (сесија 2) одржана је увече након прве сесије. Учесници су увече добили трећи тест памћења, отишли ​​су на спавање, и добио још један тест памћења након буђења.

Овај други период спавања у лабораторији сматран је "Ноћ 2." Учесници активних група поново су током ноћи добили ПЕЧАТЕ. Последњи тест памћења је спроведен касније увече. За супротан услов стимулације (сесије 3 и 4), учесници су прегледали нови сет од 14 вињета и давали су им одговарајуће тестове памћења током 2 дана. На овај начин, експеримент је био манипулација унутар субјекта, са активним и лажним условима који су се јављали у размаку од отприлике 1 недеље.

Додела редоследа услова стимулације (Прво активна наспрам лажног првог), као и додела вињета, била је противтежа међу учесницима. Анализе објављене у овом раду фокусирају се на Ноћ 2, где су пронађени највећи ефекти понашања СТАМП стимулације (види Пилли ет ал., 2020, за више детаља).

For more information:1950477648nn@gmail.com