Perubahan Ketersambungan Otak Semasa Tidur Dengan Gelung Tertutup Transkranial Neurostimulasi Ramalkan Sensitiviti Metamemori Bahagian 4

Di seluruh kajian, terdapat kebolehubahan yang tinggi dalam jalur frekuensi yang dipilih untuk menggambarkan gelendong yang perlahan dan laju (Ayoub et al., 2013; Holz et al., 2012; Schabus et al., 2007), dan bukti terkini menunjukkan persempadanan ini mungkin berbeza dalam setiap individu. (Cox et al., 2017).

Spindle cepat adalah kawasan otak kita yang berkait rapat dengan ingatan kita. Penyelidikan menunjukkan bahawa apabila kita terlibat dalam proses pembelajaran dan ingatan, gelendong cepat menjadi lebih aktif, sekali gus meningkatkan daya ingatan kita.

Fungsi spindle cepat adalah untuk menguatkan dan menyatukan ingatan kita. Apabila kita menerima maklumat baharu, gelendong pantas mengumpulkan maklumat daripada bahagian otak yang lain dan mengubahnya menjadi serpihan ingatan yang boleh kita simpan dan ingat. Oleh itu, gelendong pantas adalah penting untuk proses pembelajaran dan ingatan kita.

Jadi bagaimana untuk meningkatkan fungsi gelendong pantas kami? Pertama sekali, kita mesti mengekalkan tabiat hidup yang baik. Tidur yang mencukupi, diet yang sihat dan senaman yang kerap semuanya memainkan peranan penting dalam kesihatan dan fungsi spindle cepat anda. Di samping itu, memberi tumpuan kepada pembelajaran dan pemikiran boleh merangsang aktiviti spindle cepat dan meningkatkan daya ingatan kita.

Pendek kata, gelendong cepat berkait rapat dengan ingatan kita. Dengan mengekalkan kehidupan yang sihat dan memberi perhatian kepada pembelajaran, kita boleh meningkatkan fungsi spindle pantas kita dan meningkatkan ingatan kita, untuk menghadapi cabaran dalam kehidupan dan pembelajaran dengan lebih baik. Marilah kita optimis dan bekerja keras ke arah masa depan yang lebih baik. Ia dapat dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan, dan Cistanche deserticola boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche deserticola adalah bahan perubatan tradisional Cina yang mempunyai banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan Cistanche deserticola berasal dari banyak bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid tannic, polisakarida, glikosida flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik tahu 10 cara untuk meningkatkan ingatan

Kami memilih 8–12 Hz dan 12–15 Hz sebagai jalur untuk menyiasat secara berasingan gelendong perlahan berbanding cepat, dan keputusan kami mencadangkan bahawa ketersambungan dalam jalur gelendong pantas telah dimodulasi secara khusus oleh STAMP.

Walau bagaimanapun, mungkin terdapat kebolehubahan dalam persempadanan jalur gelendong merentas peserta dalam eksperimen, yang membawa kepada pertindihan aktiviti gelendong perlahan dan pantas dalam jalur ini. Dalam data kami, panjang laluan dalam jalur 8–12 Hz dan 12–15 Hz sangat berkorelasi (r=0.88),mencadangkan tahap pertindihan yang tinggi antara jalur frekuensi ini.

Oleh itu, kami mendakwa di sini bahawa aktiviti gelendong telah dimodulasi oleh STAMP, tetapi analisis lanjut diperlukan untuk menyebelahi secara khusus antara gelendong cepat dan perlahan. Selain itu, kami menggunakan pendekatan berasaskan jalur frekuensi untuk menampung ketersambungan dan analisis pembelajaran mesin yang kami laksanakan; walau bagaimanapun, gelendong adalah peristiwa sementara yang berlaku secara ringkas dalam masa.

Walaupun pendekatan ini berkemungkinan menangkap aktiviti yang berkaitan dengan gelendong, pendekatan berasaskan peristiwa yang lebih tertumpu di mana peristiwa gelendong tertentu dikenal pasti boleh menjelaskan lagi peranan mereka dalam metakognisi.

Keputusan analisis regresi menunjukkan bahawa perubahan dalam panjang laluan dalam jalur beta adalah berkaitan dengan perubahan dalam sensitiviti ingatan daripada pratidur kepada selepas tidur dalam keadaan Aktif. Hubungan yang dilaporkan adalah dalam arah yang wajar, dengan panjang laluan yang lebih rendah (kecekapan yang lebih besar) berkaitan dengan peningkatan dalam prestasi metakognitif.

Ambil perhatian bahawa panjang laluan beta, walau bagaimanapun, tidak berbeza dengan ketara antara keadaan Aktif dan Sham, mencadangkan kesannya menangkap perbezaan individu yang lebih terperinci, di mana individu yang mempamerkan penyusunan semula rangkaian ke arah kecekapan yang lebih tinggi berikutan rangsangan STAMP menunjukkan peningkatan metamemori semalaman yang lebih baik daripada yang tidak.

Ini dibincangkan lebih lanjut dalam Maklumat Sokongan. Penemuan ini agak baru, kerana tiada kajian terdahulu untuk pengetahuan kami telah meneliti perubahan dalam ketersambungan fungsi berikutan rangsangan semasa tidur yang berkaitan dengan perubahan tingkah laku.

 Kajian yang menyiasat pembelajaran dan prestasi visuomotor, seperti dengan tugas pengesanan cermin, telah melaporkan perubahan dalam penyegerakan jalur beta dan ketersambungan semasa dan selepas tugasan (Classen et al., 1998; Kilner et al., 2004; Piantoni et al., 2015) Walau bagaimanapun, kajian yang mengkaji hubungan sambungan graf-teoretik dengan prestasi ingatan episod, yang telah diuji dalam eksperimen semasa, secara amnya tidak meneliti atau melaporkan perubahan dalam sambungan jalur beta (Burke et al., 2013).

Walau bagaimanapun, perubahan dalam panjang betapath telah dikaitkan dengan perkembangan penyakit Alzheimer-iaitu, pesakit penyakit Alzheimer menunjukkan panjang laluan beta yang lebih tinggi daripada kawalan yang sihat, dan panjang betapath berkorelasi negatif dengan skor pemeriksaan keadaan mental mini (MMSE) (Stam et al. .,2006). Selain itu, penyelidikan dalam neurofisiologi tidur berayun telah menunjukkan bahawa aktiviti berirama yang lebih pantas (iaitu, dalam julat beta/gamma) hadir dan berkekalan semasa fasa penyahkutuban gelombang perlahan dan sebahagian besarnya tidak hadir semasa fasa hiperpolarisasi (Compte et al., 2008; Steriade , 2006; Steriade et al., 1996).

Peningkatan aktiviti ini mungkin dikaitkan secara khusus dengan neuron noradrenergik dalam sistem lokus coeruleus (Eschenko et al., 2012), yang mungkin menggalakkan keplastikan kortikal, komponen penting dalam penyatuan memori.

Oleh itu, ada kemungkinan organisasi rangkaian jalur beta dan aktiviti semasa SWO secara amnya boleh menjadi aspek penting dalam fungsi memori episodik dan proses penyatuan, yang boleh disasarkan dan dipertingkatkan melalui rangsangan STAMP tertentu. Satu batasan potensi kajian semasa ialah kekurangan keadaan kawalan untuk menolak kesan keseluruhan rangsangan terhadap ketersambungan.

Iaitu, STAMP boleh digunakan semasa tidur yang tidak terikat dengan mana-mana episod semasa pengekodan untuk membandingkan perubahan ketersambungan berikutan STAMP berteg kepada perubahan berikutan STAMP tidak berteg.

Memandangkan bilangan STAMP yang terhad dan kerumitan reka bentuk percubaan, kami memilih untuk memaksimumkan kuasa statistik kami dengan menggunakan semua STAMP untuk mengisyaratkan ingatan semasa tidur.

Walau bagaimanapun, keadaan ini amat berguna untuk memahami keputusan pengelasan kami. Pada masa ini, kita boleh mengatakan bahawa ciri yang dipilih boleh menggambarkan keadaan Aktif dan Syam, dan ini mungkin disebabkan oleh proses penyatuan dalam keadaan Aktif berbanding dengan keadaan Sham; Walau bagaimanapun, ini juga mungkin perubahan umum berikutan rangsangan.

Sebaliknya, kami yakin bahawa hubungan panjang laluan beta kepada perubahan sensitiviti metamemori adalah berkaitan dengan proses penyatuan bergantung tidur.

Keputusan tingkah laku kami menunjukkan bahawa rangsangan STAMP membawa kepada faedah untuk keadaan Tag & Kiu berbanding keadaan lain, menunjukkan faedah khusus berbanding faedah yang disebabkan rangsangan yang lebih generik kepada ingatan meta. Selaras dengan ini, perubahan dalam panjang laluan beta secara khusus meramalkan perubahan dalam perubahan Tag & Kiu AUC dan tidak meramalkan sensitiviti dalam keadaan Sham.

Kerja-kerja terdahulu yang mengkaji ketersambungan otak dengan langkah-langkah teori graf selalunya mengambil pendekatan yang lebih terhad dengan mengkaji langkah-langkah tertentu atau jalur frekuensi tertentu yang menarik (Sadaghiani et al., 2015; Song et al., 2014).

Kami memilih untuk menggunakan pendekatan pembelajaran mesin mencari melalui koleksi besar ukuran dalam jalur frekuensi yang berbeza untuk mengenal pasti perubahan ketara berikutan rangsangan dan menggunakan pengesahan silang dan perbandingan kepada model asas untuk mengesahkan penemuan kami. Walau bagaimanapun, kaedah ini bukan tanpa batasannya.

Ciri yang dipilih mungkin berbeza-beza berdasarkan algoritma atau set langkah pemprosesan yang dipilih. Selain itu, untuk meningkatkan prestasi dengan sangat baik, kami mengalih keluar ciri yang sangat kolinear-namun, ciri yang dialih keluar ini mungkin masih mempunyai kepentingan teori.

Kami melaksanakan ujian statistik susulan untuk memastikan bahawa set akhir ciri terpilih kami berbeza secara statistik antara keadaan rangsangan dan/atau meramalkan prestasi; walau bagaimanapun, mungkin terdapat ciri ketersambungan lain dalam jalur tertentu yang juga dimodulasi dengan ketara oleh STAMP dan/atau meramalkan tingkah laku, tetapi semata-mata tidak dipilih oleh algoritma.

Walau bagaimanapun, kami percaya bahawa hubungan panjang laluan beta dengan tingkah laku adalah teguh, kerana ia secara konsisten dianggap sangat signifikan oleh algoritma Boruta dan meramalkan data tingkah laku dengan ketara, dan kesan ini mungkin tidak akan ditemui sekiranya kami hanya memeriksa lebih banyak ukuran standard dan jalur frekuensi. Kajian masa depan mungkin mengenal pasti ketersambungan rangkaian rolebeta khusus yang dimainkan dalam ingatan episod dan proses membuat keputusan.

PENGHARGAAN

Kerja ini disokong oleh DARPA dan Pejabat Penyelidikan Tentera Darat. Pandangan, pendapat dan/atau penemuan yang dinyatakan adalah pandangan pengarang dan tidak boleh ditafsirkan sebagai mewakili pandangan atau dasar rasmi Jabatan Pertahanan atau Kerajaan Amerika Syarikat.

MAKLUMAT SOKONGAN

Ciri ketersambungan, serta nilai sensitiviti metamemori, disertakan dalam Maklumat Sokongan untuk artikel ini yang tersedia.

SUMBANGAN PENULIS

Ryan Hubbard: Pengkonsepan; Analisis formal; Metodologi; Penulisan – draf asal;Penulisan – semakan & penyuntingan. Iman Zadeh: Pengkonsepan; Analisis formal; Metodologi;Sumber; Perisian; Penulisan – draf asal. Aaron Jones: Penyusunan data; Sumber. BradleyRobert: Penyusunan data; Sumber. Natalie Bryant: Penyusunan data; Sumber; Perisian.Vincent Clark: Kurasi data; Sumber. Praveen Pilly: Pengkonsepan; Analisis Formal;Pemerolehan pembiayaan; Penyiasatan; Pentadbiran projek; Penyeliaan; Penulisan – draf asal;Penulisan - semakan & penyuntingan.

MAKLUMAT PEMBIAYAAN

Praveen Pilly, Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan (https://dx.doi.org/10.13039/100000185), ID Anugerah: W911NF-16-C-0018.

PENYATA PERCANGGAHAN KEPENTINGAN

Pengarang terakhir, Praveen K. Pilly, mempunyai paten untuk menggunakan rangsangan elektrik transkranial untuk pengaktifan semula ingatan yang disasarkan (Paten AS No. 10,307,592). Vincent P. Clark ialah penasihat saintifik dengan NeuroGeneces, LLC. Semua pengarang mengisytiharkan bahawa penyelidikan telah dijalankan tanpa adanya sebarang kepentingan kewangan atau bukan kewangan yang bersaing.

RUJUKAN

1.Anderson, KL, Rajagovindan, R., Ghacibeh, GA, Meador, KJ,& Ding, M. (2009). Ayunan Theta mengantara interaksi antara korteks prefrontal dan lobus temporal medial dalam ingatan manusia. Korteks Serebrum, 20(7), 1604–1612. https://doi.org/10.1093/cursor/bhp223, PubMed: 19861635

2. Antony, JW, Gobel, EW, O'Hare, JK, Reber, PJ & Paller,KA (2012). Isyarat pengaktifan semula ingatan semasa tidur mempengaruhi pembelajaran kemahiran. Nature Neuroscience, 15, 1114–1116. https://doi.org/10.1038/nn.3152, PubMed: 22751035

3.Ayoub, A., Aumann, D., Hörschelmann, A., Kouchekmanesch, A., Paul, P., Born, J., & Marshall, L. (2013). Kesan pembezaan pada aktiviti gelendong perlahan fastand, dan ayunan perlahan tidur pada manusia dengan carbamazepine dan flunarizine untuk menentang aktiviti saluran Na+ dan Ca2+ yang bergantung kepada voltan. Tidur, 36(6),905–911. https://doi.org/10.5665/sleep.2722, PubMed: 23729934

4.Backus, AR, Schoffelen, JM, Szebényi, S., Hanslmayr, S., &Doeller, CF (2016). Ayunan theta hippocampal-prefrontal menyokong integrasi memori. Biologi Semasa, 26(4), 450–457.https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.12.048, PubMed: 26832442

5. Baird, B., Smallwood, J., Gorgolewski, KJ, & Margulies, DS(2013). Rangkaian medial dan sisi dalam korteks prefrontal anterior menyokong keupayaan metakognitif untuk ingatan dan persepsi.Journal of Neuroscience, 33(42), 16657–16665. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0786-13.2013, PubMed: 24133268

6.Barahona, M., & Pecora, LM (2002). Penyegerakan dalam sistem dunia kecil. Surat Semakan Fizikal, 89(5), 054101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.054101, PubMed: 12144443

7. Bassett, DS, & Bullmore, ED (2006). Rangkaian otak dunia kecil. The Neuroscientist, 12(6), 512–523. https://doi.org/10.1177/1073858406293182, PubMed: 17079517

8.Benchenane, K., Peyrache, A., Khamassi, M., Tierney, PL, Gioanni,Y., Battaglia, FP, &Wiener, SI (2010). Ayunan theta yang koheren dan penyusunan semula pemasaan pancang dalam rangkaian hippocampal-prefrontal semasa pembelajaran. Neuron, 66(6), 921–936. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2010.05.013, PubMed: 20620877

9.Benjamini, Y., & Hochberg, Y. (1995). Mengawal kadar penemuan palsu: Pendekatan praktikal dan berkuasa untuk pelbagai ujian. Journalof the Royal Statistical Society, 57, 289–300.

10.Berens, P. (2009). CircStat: Kotak alat MATLAB untuk statistik bulat. Jurnal Perisian Statistik, 31(10), 1–21.

For more information:1950477648nn@gmail.com