Målretning af det frontoparietale netværk ved hjælp af bifokal transkraniel vekselstrømsstimulering under en motorisk sekvensindlæringsopgave hos raske ældre voksne, del 3

3.4. Reaktionstid

Vi var i stand til at replikere resultaterne af Violante og kolleger for parameteren reaktionstid med en signifikant effekt af stimulering F(1, 47,10) ¼ 5,33, p ¼ .025, hp2 ¼ {{25 }}.1 (middel effekt), samt en effekt for sværhedsgrad F(1, 35.77) ¼ 44.61, p < .001 hp2 ¼ 0.55(stor effekt) og en interaktionseffekt F(1, 34,54) ¼ 4,83, p ¼ ,035, hp2 ¼ 0,12 (medium effekt). Post-hoc-analyse med Tukey-korrektion viste en signifikant forskel mellem falsk og reel stimulation under sværhedsgrad 2, t(42.1) ¼ 3.22, p ¼ .013, men ikke for niveau 1 t(42.6) ¼ 0.20, p ¼ .997.

Forholdet mellem simuleret stimulering og hukommelse er et meget interessant forskningsområde. Vi hører ofte nogle mennesker sige, at de kan forbedre deres hukommelse ved at anvende falsk stimulation, og der er nogle videnskabelige undersøgelser, der bekræfter dette.

Sham-stimulering refererer til et visuelt eller auditivt signal, der ikke findes i miljøet, men som er kunstigt skabt. Tager vi visuel falsk stimulation som et eksempel, kan vi bruge en blitz til at producere et pludseligt lys eller hurtigt vise nogle billeder for at påvirke folks opmærksomhed og hukommelse. På samme måde kan auditiv falsk stimulering også opnås ved at afspille en bestemt lyd eller hurtigt redigere forskellige taleklip.

Nogle nyere undersøgelser har vist, at simuleret stimulering kan aktivere vores hjerner og forbedre vores hukommelse. Dette skyldes, at når vi stimuleres af disse signaler, vil vores hjerner automatisk udføre en vis behandling, såsom at tilføje denne information til vores arbejdshukommelse eller mobilisere vores langtidshukommelse. Denne effekt er naturligvis ikke langvarig og varer normalt kun et par minutter. Men hvis vi bruger disse signaler rigtigt, kan vi forbedre vores indlærings- og hukommelseseffektivitet.

Det skal bemærkes, at det er meget vigtigt at gøre rimelig brug af falsk stimulation. Overdreven afhængighed af stimulering kan føre til overdreven hjernetræthed, hvilket påvirker vores indlæring og hukommelse. Desuden er denne tilgang ikke egnet for alle. Nogle mennesker kan opleve bivirkninger på grund af følsomhed over for lys eller lyd og er nødt til at undgå denne metode.

Kort sagt, rimelig brug af falsk stimulation kan forbedre vores hukommelse, men vi skal være opmærksomme på mådehold og undgå overdreven tillid til denne metode. Samtidig skal vi også fortsætte med aktivt at lede efter andre indlærings- og hukommelsesteknikker for at opnå bedre resultater. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola er et traditionelt kinesisk medicinsk materiale, der har mange unikke effekter, hvoraf en er at forbedre hukommelsen. Effektiviteten af ​​hakket kød kommer fra de forskellige aktive ingredienser, det indeholder, herunder syre, polysaccharider, flavonoider osv. Disse ingredienser kan fremme hjernens sundhed på forskellige måder.

Klik på kend 10 måder at forbedre hukommelsen på

Begge tilstande viste en signifikant stigning i reaktionstiden mellem niveau 1 og niveau 2, som var mere fremtrædende i den falske tilstand t(36.4) ¼ 6.16, p < .001end den reelle tilstand t(36.4) ¼ 3.25, p ¼ .013 Tilføjelse af 3-backsværhedsgraden til modellen resulterede ikke i nogen effekt for stimulationF(1,78.24) ¼ 1.61, p ¼ .209, en signifikant effekt for sværhedsgrad F(2.67.65) ¼ 34.99, p < .001 og ingen interaktionseffekt F(2, 67.65) ¼ 0.75, p ¼ .478, se fig. 5.

3.5. N-back ydeevneparametre (hits, falske alarmer, nøjagtighed)

Analyserne viste ikke en hovedeffekt af stimulering på nogen af ​​disse parametre for 2 og 3 sværhedsgradsmodeller. Der var en signifikant hovedeffekt af sværhedsgrad. Indikerer et betydeligt fald i ydeevne med stigende n-back-niveau på alle parametre. Der var ingen interaktionseffekter med stimuleringsbesvær. Se venligst tabel 1 for statistiske resultater.

3.6. Peak frekvens analyse

Under EEG-målingerne blev data fra 9 elektroder indsamlet under udførelsen af ​​præ-baseline-målingen af ​​N-back-opgaven. Den individuelle gennemsnitlige peak-frekvens af de 3 N-back-niveauer kombineret blev brugt som den personlige smagsstimuleringsfrekvens for resten af ​​undersøgelsen. Resultaterne af den samlede spidsfrekvens viste et gruppemiddel på 4,5 (sd ¼ 0.28) med et interval mellem 4,1 og 5,4. For flere detaljer, se venligst tabel 2.

3.7. Stimulerende fornemmelser og blændende

Baseret på stimulationsfornemmelsesinterviewet var der ingen negative virkninger på grund af tACS-stimuleringen, og kun mindre tACS-sensationer blev rapporteret. De fleste deltagere svarede enten med "ingen" eller "mildt". Desuden var der ingen signifikant forskel mellem stimulerings- og sham-betingelserne for nogen af ​​de opfattede fornemmelser, se tabel 3.

Deltagerne var ikke i stand til at skelne mellem ægte og sham-stimulering. En binomial test indikerede, at andelen af ​​rigtige svar under session 1 var 0.4, hvilket ikke var signifikant anderledes end chanceniveauet (0.5), p ¼ .503 . For session 2 var andelen af ​​rigtige svar 0,6, hvilket ikke var signifikant anderledes end tilfældigheder, p ¼ ,503, se tabel 4.

4. Diskussion

Hovedresultatet af denne undersøgelse er, at personlig, bifokal, synkroniseret tACS til højre FPN kan forbedre ydeevnen under en SFTT med høj WM-belastning hos raske ældre. I modsætning hertil påvirkede dette interventionelle paradigme ikke ydeevnen under SFTT, hvis WM-belastningen var lav. Disse resultater indikerer, at effektiviteten af ​​bifokal theta tACS anvendt synkront på DLPFC og PPC er afhængig af de kognitive krav og den underliggende kognitive tilstand under opgaven. Dette aspekt understøttes yderligere af resultaterne af, at tACS også forbedrede N-back opgaveydelsen specifikt til sværhedsgrader, der var krævende nok.

4.1. Motorisk opgave

De nuværende resultater understøtter opfattelsen af ​​en kausal effekt af synkroniserede bifokale theta-frekvensoscillationer anvendt på højreFPN på udførelsen af ​​en motorisk sekvensindlæringsopgave.

Korrelative beviser for aktiveringen af ​​FPN under fingertap-opgaver er tidligere blevet vist ved brug af neuroimaging [62,63]. Metaanalysen af ​​Witt og kollegaer (2008) har vist, at visuelt eller selv-tempoende fingertappingsopgaver inducerer konkordantaktivitet i den højre DLPFC og den højre inferior parietale cortex [63]. Men så vidt vi ved, var dette første gang blev FPN brugt som et mål for et tACS-paradigme med det formål at forbedre MSL.

Her var vi i stand til at demonstrere en forbedring af ydeevnen og et hint til en mulig forbedring af træningseffekterne med denne tilgang, men udelukkende for SFTT-tilstanden med højWM-belastning (memorized condition). Derfor var effektiviteten af ​​det nuværende orkestrerede stimuleringsparadigme på motorisk adfærd afhængig af mængden af ​​WM-belastning under opgaven. Dette er i tråd med undersøgelsen af ​​Violante og kolleger (2017), der viste, at theta tACS til højre FPN forbedrede ydeevnen på en WM-opgave, men kun for opgaven med højere WM-belastning [24]. Dette kan forklares med det faktum, at FPN viser mere sammenhæng i theta-området under WM-opgaver med høj WM-belastning [64]. Med brugen af ​​tACS foreslås det at være i stand til eksogent at forbedre kohærens ved at medregne den kortikale oscillation mellem fjerne regioner [20]. Selvom vi ikke verificerede netværkssammenhæng med brugen af ​​EEG eller andre neuroimaging-foranstaltninger, antager vi, at eksogent inducerede theta-oscillationer kan have forstærket den igangværende fysiologiske oscillerende aktivitet involveret i WM-behandling, hvilket igen har understøttet ydeevnen og optagelsesprocessen af ​​den motoriske opgave med høj WM belastning, men ikke med lav WM-belastning.

En anden mulig forklaring er, at involveringen af ​​FPN er relateret til en specifik underproces af WM. WM kan groft opdeles i tre underprocesser: indkodning, vedligeholdelse og hentning [65]. Den ikke-memorerede SFTT-tilstand krævede, at deltagerne lærte sekvensen, mens de udførte bevægelserne, som falder ind under indkodningsfasen. Under den huskede SFTT-tilstand skulle deltagerne opretholde og hente den tidligere lærte sekvens, mens de udførte bevægelserne. En nylig meta-analyse har vist, at under overgangen fra kodning til vedligeholdelses- og genfindingsstadier, øges involveringen af ​​FPN gradvist. Derfor kan det godt antages, at den huskede SFTT-tilstand drager mere fordel af FPN som et mål, mens den ikke-memoriserede SFTT-tilstand tjener mere på stimulering af andre hjerneregioner. For eksempel er erhvervelsesfasen stærkt afhængig af det dorsale opmærksomhedsnetværk, som overvejende omfatter de frontale øjenfelter og de intraparietale sulci [65,66]. Desuden har undersøgelser vist en høj involvering af M1 i de tidlige stadier af læring, med reduktion af aktivitet til baseline, når en sekvens bliver eksplicit kendt [67,68].

Inddragelsen af ​​frontale og parietale områder under MSL er veletableret, men deres præcise funktionelle rolle er ikke klar [67,69e71]. MSL kan opdeles i tre forskellige læringsfaser: trin 1 til erhvervelse, trin 2 til konsolidering og trin 3 til fastholdelse. Den tidlige indlæringsfase er i højere grad afhængig af kognitive processer såsom WM, der viser en aktivering i den præfrontale cortex og parietale områder [72e74]. I denne undersøgelse er effektiviteten af ​​at målrette FPN for at forbedre ydeevnen på MSL-opgaven højst sandsynligt specifik for WM-belastningen. Undersøgelser, der fokuserede på WM-processerne, fandt, at FPN er forbundet med vedligeholdelse og manipulation af information, når theta-oscillationer er synkront mellem de to hjerneområder [25,64]. Dette kan forklare, hvorfor ydeevnen på motorsekvensopgaven kun blev forbedret under opgaven med høj WM-belastning, hvor deltagerne skulle udføre sekvensen fra hukommelsen.

Desuden blev både nøjagtighed og hastighed væsentligt forbedret i den huskede tilstand på grund af tACS-stimuleringen. Den reelle stimulation inducerede imidlertid en kraftig stigning i nøjagtigheden, mens den falske gruppe forbedrede sig mere gradvist. Lignende resultater er blevet vist i en undersøgelse, der sammenligner reel vs. sham anodal transkraniel jævnstrømsstimulering (DCS) anvendt på M1 på en SFTT. Forskellige aldersgrupper blev sammenlignet, og ældre voksne viste en kraftig stigning i nøjagtighed i realstimuleringsgruppen og en gradvis stigning i shamgruppen [75]. De hævder, at den aktive M1-stimulering lettede kodningen og lagringen af ​​sekvensen i hukommelsen. I den aktuelle undersøgelse var stimuleringsmålet FPN og var effektivt i den huskede tilstand, når sekvenserne allerede var lært. Dette resultat kan være drevet af en forbedret kapacitet til at vedligeholde og hente den tidligere lærte sekvens på grund af synkroniseringen af ​​theta-oscillationer i FPN [65].

Denne undersøgelse havde til formål at udvide tidligere undersøgelser, der har målrettet FPN med bifokal theta tACS for at forbedre WM-ydeevne[24,25,76,77] ved at bruge en lignende opsætning til at studere effekten på MSL. Dette har været første gang, at både DLPFC og PPC er blevet målrettet med brugen af ​​bifokale theta tACS under en motorsekvensindlæringsopgave. Hovedformålet var at målrette FPN som et netværk, der har vist sig at være vigtigt for WM og har vist aktivering under MSL [18,24e29,76,77]. Selvom vi var i stand til at vise, at bifokal tACS til FPN var effektiv ved WM-belastningsvask, kan vi ikke udelukke, at denne effekt kunne være blevet genereret af en monofokal stimulering af enten DLPFC eller PPC. Denne undersøgelse havde ikke til hensigt at sammenligne effektiviteten af ​​monofokal thetatACS med bifokal theta tACS på MSL. Men baseret på de positive virkninger af at målrette disse områder med bifokal theta tACS på udførelsen af ​​en MSL-opgave er mere forskning nødvendig for at definere de nøjagtige arbejdsmekanismer og for at bestemme effekterne af monofokal stimulering på et af de to områder separat. På grund af manglen på sammenlignende undersøgelser kan der ikke gives nogen endelig konklusion om de gavnlige virkninger af bifokal FPN-stimulering, der overmåler et enkelt af målhjerneområderne. Yderligere forskning i kommende undersøgelser vil skulle behandle dette åbne spørgsmål i detaljer.

4.2. Personlig tACS

Denne undersøgelse har brugt personlig tACS-stimulering i området for MSL og kognitiv funktion. Denne tilgang var baseret på en undersøgelse af Reinhart og Nguyen (2019), som viste de gavnlige effekter af personlig frontotemporal theta tACS sammenlignet med en standardtheta tACS på en WM-opgave hos raske ældre voksne [57]. Individuelle peak-frekvenser blev målt, mens deltagerne udførte N-back-opgaven for at bestemme den individuelle stimuleringsfrekvens, selvom en sammenligning mellem personlig og standard-theta ikke var inden for rammerne af denne undersøgelse. Vi antager, at individualiserende stimuleringsparadigmer kan være vigtige på grund af en mere effektiv peak-frekvens som foreslået af f.eks. Reinhart og Nguyen, men også baseret på de differentielle funktionelle effekter af lave theta-frekvenser (4e4,5 Hz) sammenlignet med høje theta-frekvenser (7 Hz) på WM ydeevne [78e80]. Mere specifikt forbedrede 4 Hz tACS til højre parietal cortex WM-kapaciteten, mens 7 Hz tACS reducerede WM-kapaciteten hos raske unge voksne [78e80]. Jones et al. sammenlignede bifokal 7 Hz tACS med 4,5 Hz tACS anvendt på FPN og fandt positive effekter for 4,5 Hz, men ikke 7 Hz stimulering på WM-ydeevne [79]. Der er dog også rapporter, der ikke viste virkningerne af personalisering som i en aktuel TMS-undersøgelse [81].
Den gennemsnitlige stimuleringsfrekvens i denne undersøgelse var 4,5 Hz, hvilket passer med de ovennævnte lave theta-frekvenser, der er relevante for WM. Da sammenligningen mellem personaliseret og standard (ikke-personaliseret) theta tACS ikke var inden for rammerne af denne undersøgelse, kan vi ikke drage nogen konklusion om hvorvidt personalisering i denne undersøgelse er mere effektiv end ikke-personaliseret bifocaltACS i theta-området, et interessant spørgsmål det skal behandles i kommende undersøgelser.

4.3. N-ryg opgave

Årsagen til brugen af ​​N-ryg opgaven var todelt. Først og fremmest som en måde at måle den individuelle theta-frekvens på, mens du udfører en WM-opgave. For det andet blev det brugt som et ekstra kontroleksperiment for at verificere, at stimuleringen faktisk var rettet mod FPN og modulerer en nøglefunktion behandlet af FPN. De adfærdsmæssige resultater af WM-opgaven understøtter forestillingen om, at thetatACS til FPN forbedrer WM-ydeevne [24,25]. Da der ikke var nogen neuroimaging-data til at bekræfte, at FPN faktisk var målrettet, giver en adfærdsmæssig forskel i WM-ydeevne korrelationsbevis.

I denne undersøgelse kunne vi gentage observationerne af Violanteet al. viser, at eksogen synkronisering af kortikale oscillationer i theta-området forbedrede WM-ydeevnen, når kognitive krav var moderat høje (2-rygniveau) [24]. Vi har udvidet resultaterne ved at vise, at dette kun gjaldt for niveau 2-tilbage og ikke det sværere 3-bagniveau. Effektiviteten af ​​stimulationsparadigmet ser ud til at følge en omvendt U-form i forhold til opgavens sværhedsgrad. Den nuværende undersøgelseskohorte var raske ældre voksne. Selvom det i øjeblikket er uklart, om unge voksne stadig ville have gavn af den oscillerende synkronisering under 3-bagopgaven, kunne man spekulere i, at den omvendte form med toppen ved 2-bagopgaven er aldersrelateret.

Undersøgelser, der har sammenlignet præstation på WM-opgaver mellem unge og raske ældre voksne, har vist aldersrelateret reduktion i præstation, især i opgaver med høj kognitiv efterspørgsel[82,83]. Som svar på høj WM-belastning viser ældre voksne en relativ hypoaktivering i frontoparietale regioner sammenlignet med unge voksne [82,84]. Hypotesen om "kompensationsrelateret udnyttelse af neurale kredsløb" giver en ramme for dette fænomen; aldersrelaterede hyperaktiveringer ses under opgaver med lav WM-belastning på grund af nedsat neural effektivitet, med hypoaktivering for opgaver med høj WM-belastning på grund af nedsat neural kapacitet [85]. Dette viser, at ældre voksne allerede bruger kompenserende mekanismer med lav WM-belastning (1-tilbage) og derfor ikke er i stand til at rekruttere de nødvendige neurale ressourcer under høj WM-belastningsopgaver (3-tilbage)[82,83].

Heinzel og kolleger antog, at ændringen i indre aktivitet skyldes et fald i FPN-kobling; de viste, at frontoparietal forbindelse faldt hos ældre voksne under2-ryg og endnu mere under 3-rygopgaver [73,86]. Dette kunne indikere, at forskellen i effektivitet af stimulering mellem 2-ryg- og 3-rygopgaverne er relateret til graden af ​​mangelfuld kobling af FPN inden for disse opgaver, og at interventionsmetoden med tACS kun i tilstrækkelig grad kunne kompensere disse mekanismer for 2-tilbageopgaven, men ikke længere for 3-tilbageopgaven. Manglen på forbedring under 1-rygtilstanden kunne indikere, at de naturlige kompenserende mekanismer ikke er følsomme over for virkningerne af dette stimuleringsparadigme. Dette peger mod en specifik effektivitet, der er afhængig af hjernetilstanden forårsaget af mængden af ​​WM-belastning.

Resultaterne af N-back-opgaven viste en specifik effekt på reaktionstider og ikke på hit-rate, falske alarmer og nøjagtighed. Disse resultater ligner tidligere undersøgelser af Polania et al. (2012), Violante et al. (2017), og Alekseichuk et al. (2017), der brugte thetatACS til at målrette FPN. Synkroniseret tACS reducerede reaktionstider [24,25], mens desynkroniseret tACS øgede reaktionstiden på en visuel WM-opgave [25,76]. Den nøjagtige årsag til virkningen på reaktionstider, men ikke på andre parametre, er stadig uhåndgribelig. Violante et al. viste en sammenhæng mellem øget parietal BOLD-aktivering og nedsatte reaktionstider [24]. Beviser tyder på en kritisk rolle af parietalområdet i WM-vedligeholdelse [87]. Derfor foreslår Violante et al., at stigningen i neural aktivering i de parietale områder kan have interageret med mekanismerne relateret til reaktionstider [24]. Alekseichuk et al. argumenterer for, at de forbedrede reaktionstider er netværksrelaterede, da de fandt øgede reaktionstider efter desynkronisering af de præfrontale områder fra de parietale områder [76]. De hævder, at dette skyldes et fald i informationsoptagelsen, afspejlet i den vedvarende theta-rytmesynkronisering i cortex [76]. Selvom resultaterne ser ud til at pege på specifikke effekter af synkroniseret theta-tACS på reaktionstider, forbliver de nøjagtige mekanismer uklare. Yderligere analyse er nødvendig for at adskille de nøjagtige fysiologiske mekanismer for respons under WM-opgaver.

4.4. Fremtidige skridt

Denne undersøgelse var en proof-of-principle undersøgelse for at undersøge involveringen af ​​FPN i motorisk sekvenslæring. Denne undersøgelse har nogle få begrænsninger, som diskuteres ved hjælp af forslag til fremtidige undersøgelser. For det første antyder de nuværende data en klar effekt på adfærdspræstationen af ​​den interventionelle tilgang under opgaven, men hvorvidt det påvirker læring er ikke klart. Der var ingen klar statistisk interaktion mellem tilstand og blokeringer, der kunne underbygge en stærk læringseffekt, selvom der sandsynligvis er antydninger til en potentiel yderligere effekt på læring ved at bruge ændringer i nøjagtighedsforløbet og tendensen til en forskel for total læring ved afslutningen af ​​træningen. Dette vigtige åbne spørgsmål skal behandles i detaljer i kommende undersøgelser med mere intensiv træning (f.eks. længere træningssessioner, flere træningssessioner). Desuden vil opfølgningssessioner øge vores forståelse af konsolideringen og mulige fastholdelse af adfærdsforbedring. Motorisk læring omfatter flere processer såsom online og offline læring. Online læring er forbedringen under træningen af ​​opgaven; offline læring sker efter træning og er en vital del af konsolideringen af ​​indlært adfærd [67,88e90].

Flere sessioner vil give os mulighed for at undersøge, om forbedringen fortsætter med flere træningssessioner, påvirker forskelligt online og offline læring (eller kun på præstation), og om den bevarer i længere perioder. For det andet kan vi i øjeblikket ikke konkludere, om personalisering af stimuleringsfrekvensen er fordelagtig sammenlignet med en standardiseret frekvens (f.eks. 6 Hz) for stimulering i denne undersøgelse [23e25]. Dette aspekt var uden for rammerne af denne undersøgelse og skal behandles i kommende undersøgelser. Sammenligning af det standardiserede med et personligt stimuleringsparadigme vil så give mere afgørende resultater om vigtigheden af ​​personalisering til endogen oscillerende aktivitet inden for den foreliggende opgave. Til sidst, for yderligere at personalisere tilgangen, bør fremtidige undersøgelser personalisere placeringen af ​​elektroder i den enkelte hjerne baseret på simuleringer.

I den aktuelle undersøgelse blev elektrodeplaceringen defineret af standardiserede placeringer ved hjælp af en EEG-hætte med 10/20-systemet. Vi har brugt koncentriske elektroder, og hver montage bestod af en lille cirkulær centerelektrode omgivet af en større returelektrode. Denne opsætning har vist sig at forbedre fokalitet sammenlignet med andre elektroder, såsom 5 5 cm rektangulære elektroder eller ringelektrodeopsætninger med returelektroden på et separat område [91]. For en simulering af den elektriske feltfordeling, se venligst fig. 2B. Denne forbedrede facilitet fremhæver vigtigheden af ​​præcision af elektrodeplaceringen, da stimuleringen er mest effektiv tæt på midten af ​​elektroderne [92].

Den aktuelt anvendte teknik baseret på 10-20-elektrodesystemet er blevet brugt i vid udstrækning i NIBS-undersøgelser [93]. Dette er imidlertid et standardiseret elektrodeplaceringssystem baseret på anatomiske vartegn, der kan variere på tværs af deltagere [94]. En nylig undersøgelse foretaget af Scrivener og Reader sammenlignede placeringerne af elektrodeplaceringerne med brugen af ​​en EEG-hætte med MR-billeder af de samme deltagere. De fandt, at elektrodeplaceringerne afveg fra de faktiske kortikale placeringer med den mindste SD på 4,35 mm i frontale områder og de største SD på 6,25 mm i de occipitale og parietale områder[95]. Det er usandsynligt, at disse afvigelser resulterer i nogen adfærdsforskelle på grund af stimulationens fokus. Det viser dog, at der er plads til forbedringer med hensyn til præcis definition af målplaceringer og konsistens i elektrodeplacering. En måde at forbedre præcisionen på er ved at bruge neuronavigationsteknikker styret af strukturel neuroimaging eller ved at bruge funktionel MR til at udpege de nøjagtige målplaceringer for stimulering[93].

5. Konklusion

Som konklusion var vi i denne undersøgelse i stand til at vise en årsagssammenhæng mellem stimulering af FPN og forbedringer i en MSL-opgave. Desuden var vi i stand til at vise karakteristisk effektivitet af FPN-synkronisering for motoriske opgaver med lav og høj WM-belastning, hvilket resulterede i forbedret ydeevne på motoropgaven med højWM-belastning, men ingen stimuleringseffekter på motoropgaven med lavWM-belastning. På trods af den klare effekt på præstationsniveauet, var der ingen klar effekt, sandsynligvis et hint, til forbedring af motorisk læring, et aspekt der skal behandles i detaljer i kommende undersøgelser. Virkningsmekanismerne peger mod en effekt af stimulationen på en forbedret evne til at vedligeholde og udføre sekvenserne. Den nuværende viden om at bruge tACS til frontale og parietale områder til at forbedre MSL er begrænset. Disse resultater indikerer imidlertid, at målretning af FPN som et netværk ved hjælp af personlig bifokal oscillatorisk stimulering er en lovende tilgang. Derudover viste den nuværende undersøgelse, at theta tACS anvendt på FPN forbedrede WM-ydeevnen. Dette afslører et vigtigt samspil mellem det motoriske og kognitive domæne, der peger på det som et lovende mål for interventionelle strategier baseret på NIBS. For at gøre dette med succes er det imidlertid kritisk vigtigt, at en sådan tilgang kun kan være effektiv, når den kognitive belastning af en respektive opgave er signifikant høj, som vist her af WM-belastningen.

Tilsammen forbedrede personlig orkestreret bifokal tACS på FPN'en ydeevne på en MSL-opgave. Dette kan give en lovende strategi til at forbedre motoriske færdigheder og motorisk læring, der er raske ældre voksne og neurologiske patienter, der viser underskud i motorisk ydeevne og/eller motorisk læring.

Finansiering

Dette projekt blev støttet af Defitech Foundation (Morges, CH) og af #2017-205 'Personalized Health and RelatedTechnologies (PHRT-205)' fra ETH-domænet.

Kreditforfatterbidragserklæring

LR Draaisma: Konceptualisering, Design af eksperiment, Metode, Validering, Dataopsamling, Formel analyse, Skrivning af originaludkast, Skrivning af e-gennemgang & redigering, Visualisering, Projektadministration. MJ Wessel: Konceptualisering, Projektadministration, Skrivning og gennemgang og redigering. M. Moyne: Validering, Randomisering, Dataopsamling. T. Morishita: At skrive e-anmeldelse og redigering. FC Hummel: Konceptualisering, Design af eksperiment, Fortolkning af resultater, Skrivning e anmeldelse og redigering.

Erklæring om konkurrerende interesse

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen kendte konkurrerende økonomiske interesser eller personlige relationer, der kunne have vist sig at påvirke det arbejde, der er rapporteret i dette papir.

Anerkendelser

Vi takker Pablo Maceira for at læse manuskriptet og give fremragende kommentarer, Elena Beanato for at levere scriptet til at forbehandle SFTT-dataene, Roberto Salamanca-Giron for hans bidrag ved at levere og tilpasse sit Matlab-script til EEG-spidsfrekvensanalysen og Giorgia Giulia Evangelista for hendes bidrag til opsætningen af ​​SimNIBS og hendes hjælp med visualiseringen af ​​ringelektroderne og den elektriske feltfordeling. Denne undersøgelse blev støttet af EEG-faciliteten på HumanNeuroscience Platform, Fondation Campus Biotech Geneva, Genève, Schweiz.

Referencer

[1] Willingham DB. En neuropsykologisk teori om motorisk læring. PsycholRev 1998;105:558e84.https://doi.org/10.1037/0033-295X.105.3.558.

[2] Dupont-Hadwen J, Bestmann S, Stagg CJ. Motorisk træning modulerer intracortical inhiberende dynamik i den motoriske cortex under bevægelsesforberedelse.Brain Stimul 2019;12:300e8.https://doi.org/10.1016/j.brs.2018.11.002.

[3] Karni A, Meyer G, Jezzard P, Adams MM, Turner R, Ungerleider LG. Funktionel MR-evidens for voksen motorisk cortex plasticitet under motorisk læring. Nature 1995;377:155e8.https://doi.org/10.1038/377155a0.

[4] Seidler RD, Bo J, Anguera JA. Neurokognitive bidrag til motorisk læring: arbejdshukommelsens rolle. J Mot Behav 2012;44:445e53.https://doi.org/10.1080/00222895.2012.672348.

[5] Buch ER, Santarnecchi E, Antal A, Born J, Celnik PA, Classen J, et al. Effekter af DCS på motorisk læring og hukommelsesdannelse: et konsensus- og kritisk positionspapir. Clin Neurophysiol Off J Int Fed Clin Neurophysiol 2017;128:589e603.https://doi.org/10.1016/j.clinph.2017.01.004.

[6] Wessel MJ, Zimerman M, Hummel FC. Ikke-invasiv hjernestimulering: et interventionelt værktøj til at forbedre adfærdstræning efter slagtilfælde. Front HumNeurosci 2015;9:265.https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00265.

[7] Krause V, Meier A, Dinkelbach L, Pollok B. Beta-bånd transkraniel alternerende (tACS) og jævnstrømsstimulering (tDCS) påført efter indledende indlæring letter genfinding af en motorisk sekvens. Front Behav Neurosci 2016;10.https://doi.org/10.3389/fnbeh.2016.00004.

[8] Pollok B, Boysen AC, Krause V. Effekten af ​​transkraniel vekselstrømstimulering (tACS) ved alfa- og beta-frekvens på motorisk indlæring. Behav BrainRes 2015;293:234e40.https://doi.org/10.1016/j.bbr.2015.07.049.

[9] Anguera JA, Reuter-Lorenz PA, Willingham DT, Seidler RD. Bidrag af rumlig arbejdshukommelse til visuomotorisk læring. J Cognit Neurosci 2010;22:1917e30.https://doi.org/10.1162/jocn.2009.21351.

[10] Maxwell JP, Masters RSW, Eves FF. Arbejdshukommelsens rolle i motorlæring og ydeevne. Conscious Cognit 2003;12:376e402.https://doi.org/10.1016/s1053-8100(03)00005-9.

For more information:1950477648nn@gmail.com