Menyasarkan Rangkaian Frontoparietal Menggunakan Rangsangan Arus Bergantian Transkranial Bifokal Semasa Tugasan Pembelajaran Urutan Motor dalam Dewasa Tua Sihat Bahagian 1

abstrak

Latar belakang: Orang dewasa yang lebih tua yang sihat menunjukkan penurunan dalam prestasi motor dan kapasiti pembelajaran motor serta prestasi ingatan kerja (WM). WM telah dicadangkan untuk terlibat dalam proses pembelajaran motor, seperti pembelajaran urutan. Bukti korelasi telah menunjukkan penglibatan rangkaian frontoparietal (FPN), rangkaian yang mendasari proses WM, dalam pembelajaran jujukan motor.

Pembelajaran motor merujuk kepada kaedah untuk meningkatkan kecekapan pembelajaran dan ingatan melalui sukan, muzik, tarian, seni mempertahankan diri, dan lain-lain. Berbeza dengan kaedah pembelajaran tradisional, pembelajaran motor memberi lebih perhatian kepada operasi yang diselaraskan badan dan otak, menjadikan pembelajaran lebih santai dan menyeronokkan .

Kesan pembelajaran motor pada ingatan sangat ketara. Melalui senaman, kita dapat meningkatkan tahap metabolisme badan, melancarkan peredaran darah, dan membekalkan oksigen dan nutrien sepenuhnya ke otak. Pada masa yang sama, pembelajaran motor juga boleh merangsang hippocampus di dalam otak, yang merupakan kawasan penyimpanan memori utama yang boleh membantu kita mengingat dan memahami pengetahuan dengan lebih baik.

Selain itu, pembelajaran motor juga dapat meningkatkan daya tumpuan dan tumpuan manusia. Semasa bersenam, tubuh manusia merembeskan sejumlah besar neurotransmitter seperti dopamin dan adrenalin, yang boleh membuatkan kita berasa lebih positif dan bertenaga. Ini sangat membantu kami untuk lebih fokus pada tugasan pembelajaran.

Dalam pembelajaran motor, kita boleh memilih pelbagai kaedah senaman, seperti lompat tali, bermain bola keranjang, menari, yoga, dan lain-lain. Kaedah senaman yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza pada otak. Sebagai contoh, tarian boleh membantu kita mengawal irama badan dengan lebih baik dan meningkatkan kesedaran ruang; bermain bola keranjang boleh membantu kita lebih memahami persekitaran luaran dan menangani situasi yang kompleks.

Secara ringkasnya, pembelajaran motor memainkan peranan penting dalam meningkatkan kecekapan dan ingatan pembelajaran kita. Kita harus menyepadukan senaman ke dalam pembelajaran harian, menggunakan sepenuhnya sinergi badan dan otak, dan belajar dan berkembang dengan lebih menyeronokkan. Dapat dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan. Cistanche deserticola boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche deserticola ialah bahan perubatan tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan daging cincang berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik tahu 10 cara untuk meningkatkan ingatan

Walau bagaimanapun, bukti sebab akibat pada masa ini kurang. Kajian rangsangan otak bukan invasif (NIBS) telah memberi tumpuan setakat ini terutamanya pada kawasan yang berkaitan dengan motor untuk meningkatkan pembelajaran jujukan motor manakala bidang yang berkaitan dengan lebih banyak aspek kognitif pembelajaran motor masih belum ditangani. Hipotesis: Dalam kajian ini, kami bertujuan untuk menyediakan bukti sebab akibat. untuk penglibatan proses WM dan FPN asas dalam menjayakan prestasi tugas pembelajaran jujukan motor dengan menggunakan rangsangan arus ulang alik tatranskranial (tACS) yang menyasarkan FPN semasa tugas pembelajaran jujukan motor.

Kaedah: Dalam kohort 20 orang dewasa yang lebih tua yang sihat, kami menggunakan tACS bifokal dalam julat theta kepada FPsemasa tugas pembelajaran urutan. Dengan menggunakan reka bentuk dua buta, silang silang, kami menguji keberkesanan aktif berbanding dengan rangsangan palsu. Dua versi tugas motor telah digunakan: satu dengan tinggi dan satu dengan beban WM rendah, untuk meneroka keberkesanan rangsangan pada tugas yang berbeza dalam permintaan WM. Di samping itu, kesan rangsangan pada prestasi WM telah ditangani menggunakan tugas N-back. Frekuensi tACS telah diperibadikan menggunakan EEG yang mengukur kekerapan puncak theta individu semasa tugasan belakangN.

Keputusan: Penggunaan tACS theta diperibadikan pada FPN meningkatkan prestasi semasa tugas pembelajaran jujukan motor dengan beban WM tinggi (p <.001), tetapi bukan dengan beban WM rendah. Rangsangan aktif telah meningkatkan dengan ketara kedua-dua kelajuan (p <.001) dan ketepatan (p ¼ .03) semasa tugasan dengan beban WM yang tinggi. Selain itu, paradigma rangsangan meningkatkan prestasi pada tugasan N-back untuk 2- back task(p ¼ .013), tetapi bukan untuk 1-back dan 3-back.

Kesimpulan: Prestasi semasa tugasan pembelajaran jujukan motor boleh dipertingkatkan menggunakan tACS theta bifokal peribadi kepada FPN apabila beban WM adalah tinggi, menunjukkan bahawa keberkesanan paradigma rangsangan ini adalah bergantung kepada permintaan kognitif semasa tugasan pembelajaran. Data ini memberikan bukti sebab yang lebih lanjut untuk penglibatan kritikal proses WM dan FPN semasa pelaksanaan tugas pembelajaran jujukan motor dalam usia yang sihat. Penemuan ini membuka kemungkinan baharu yang menarik untuk mengatasi penurunan berkaitan usia dalam prestasi motor, kapasiti pembelajaran dan prestasi WM.

1. Pengenalan

Keupayaan untuk memperoleh kemahiran motor baru adalah penting dalam kehidupan seharian.Pembelajaran motor adalah proses yang bergantung kepada amalan di mana pergerakan dilakukan dengan lebih cepat dan lebih tepat [1]. Sejumlah besar penyelidikan telah menyumbang kepada peningkatan pemahaman tentang substrat saraf dan mekanisme asas yang terlibat dalam pemerolehan, penyatuan dan pengekalan kemahiran motor baharu. Kajian saintifik saraf telah tertumpu terutamanya pada rangkaian motor dan peranan penting korteks motor utama (M1)[ 2e4].

Ini terutama berlaku untuk kajian rangsangan otak bukan invasif (NIBS) yang cuba meningkatkan pembelajaran motor dengan menggabungkan amalan tugas motor yang mencabar dengan paradigma rangsangan [5e8]. Walau bagaimanapun, kajian telah mencadangkan bahawa tugas motor yang mencabar, seperti pembelajaran jujukan motor (MSL), tidak bergantung secara eksklusif pada proses berkaitan motor, tetapi juga proses onkognitif, seperti memori kerja (WM) [4,9,10]. Yang menghairankan, kawasan otak yang berkaitan dengan WM tidak menjadi sasaran NIBSparadigms yang bertujuan untuk mengkaji MSL.

MSL ialah proses di mana pergerakan bebas dikaitkan, akhirnya menghasilkan urutan berbilang elemen yang boleh dilakukan dengan cepat dan tepat [4,11]. Kajian telah menunjukkan penglibatan WM dalam MSL [12e14]. WM merujuk kepada keupayaan untuk menyimpan dan memanipulasi maklumat secara sementara dalam minda [15]. Kebolehubahan antara individu dalam WM contohnya, terdiri daripada bilangan item yang boleh dipegang dan diusahakan [4]. Ini penting untukMSL, terutamanya semasa proses mengumpulkan unsur-unsur urutan ini dalam "ketulan".

Proses chunking ini menghasilkan pelaksanaan pergerakan yang lebih pantas [16e18]. Banyak kajian telah menunjukkan bahawa orang tua yang sihat menunjukkan penurunan dalam keupayaan untuk mempelajari urutan motor [12,14]. Selain itu, penuaan mengurangkan fungsi kognitif termasuk WM [19]. Oleh itu, interaksi antara umur, kapasiti WM, dan MSL baru-baru ini telah dicadangkan [14], walaupun bukti sebab-sebab yang menyokong cadangan ini masih terhad.

Neuroteknologi yang menjanjikan untuk memberikan bukti kausal ialah penggunaan NIBS, seperti stimulasi arus ulang-alik transkranial (tACS) [20e23]. Teknik ini membolehkan secara eksogen mengganggu aktiviti berayun yang berterusan dan untuk menyasarkan rangkaian tertentu, seperti rangkaian fronto-parietal (FPN), untuk meningkatkan atau mengurangkan secara khusus fungsi kognitif masing-masing, seperti proses WM[24,25].

FPN, rangkaian yang berkaitan dengan WM, diaktifkan semasa tugas jujukan motor [18,26e29]. Proses kognitif bergantung pada interaksi yang diselaraskan di dalam dan di antara rangkaian otak, yang dilaksanakan di otak oleh aktiviti berayun [30,31]. Sebagai contoh, kecekapan ditingkatkan dengan penyegerakan ayunan penembakan saraf, yang mewujudkan kumpulan neuron yang menjalankan fungsi pengiraan khusus [31,32]. Mekanisme kerja utama tACS adalah untuk memasukkan atau menyegerakkan rangkaian neuron [20,33].

Kekerapan rangsangan dilaraskan untuk memadankan frekuensi ayunan endogen dan keadaan otaknya. Lebih khusus lagi, tACS membenarkan interaksi eksogen dengan ayunan berterusan, yang boleh menghasilkan koheren yang dipertingkatkan dalam rangkaian dengan kesan tingkah laku masing-masing [23,33,34]. Ayunan neuron dalam julat theta (4e8 Hz) terlibat dalam tugas WM, dengan peningkatan kuasa theta semasa peningkatan beban WM[35e37]. Polania et al. dan Violante et al. telah menunjukkan hubungan sebab akibat antara penyegerakan ayunan theta dengan perbezaan fasa relatif 0⁰ dalam FPN dan peningkatan prestasi WM [24,25]. Walau bagaimanapun, pengetahuan tentang kesan penyegerakan ayunan theta yang disebabkan oleh tACS dalam FPN danMSL adalah kurang.

Dalam kajian ini, kami bertujuan untuk menentukan hubungan kausal antara WM dan MSL pada orang dewasa yang lebih tua yang sihat. Untuk melakukan ini, tACS yang diperibadikan telah digunakan pada korteks prefrontal dorsolateral kanan (DLPFC) dan korteks parietal posterior (PPC) bertujuan untuk meningkatkan MSL menggunakan latihan tugas mengetuk jari berurutan (SFTT) [3]. Untuk menilai kepentingan WM semasa MSL dan bagaimana ini dipengaruhi oleh rangsangan FPN, dua versi SFTT telah digunakan. Versi berbeza dari segi beban WM rendah vs. tinggi.

Beban WM dikekalkan rendah dengan menunjukkan urutan secara jelas pada skrin semasa tugasan [38]. Dalam versi beban WM yang tinggi, urutan ini perlu dihafal sebelum tugasan dan tidak menunjukkan tugasan itu. Penyelenggaraan urutan dalam talian ini semasa melakukan pergerakan bergantung secara relevan pada proses WM [39].

Di samping itu, kami mengesahkan sama ada paradigmi rangsangan sekarang meningkatkan WM dengan penggunaan tugas N-back [24]. Dengan kajian ini, kami memperkenalkan FPN sebagai lokasi sasaran rangsangan tambahan untuk prestasi motor dan peningkatan pembelajaran dan menyerlahkan kepentingan mengambil kira proses kognitif semasa paradigma MSL.

2. Kaedah

2.1. Peserta

Dalam kajian ini, kami merekrut N ¼ 21 peserta yang sihat, lebih tua, tangan kanan (N ¼ 11 perempuan, umur min ± sd: 69.6 ± 4.4, min inventori kebolehtangan Edinburgh laterality 85.03 ± 17.3)[40]. Data N ¼ 20 peserta telah dipertimbangkan kerana keciciran seorang peserta disebabkan oleh perubahan yang tidak berkaitan dalam kesihatan fizikal. Kriteria kemasukan ialah: 60 tahun [41e43], tangan kanan, dan ketiadaan kontraindikasi untuk rangsangan elektrik transkranial (tES).

Kriteria pengecualian ialah: penyakit neuropsikiatri, sejarah sawan, ubat yang berpotensi berinteraksi dengan tES, disfungsi muskuloskeletal yang menjejaskan pergerakan jari, pemuzik profesional, dan pengambilan ubat narkotik. Semua peserta telah menandatangani persetujuan termaklum. Kajian itu dilakukan mengikut pengisytiharan Helsinki [44]. Kelulusan etika diperoleh daripada jawatankuasa etika cantonal di Vaud, Switzerland(nombor projek: 2017-00765).

2.2. Reka bentuk eksperimen

Reka bentuk kajian ini adalah dua buta, terkawal palsu, dan silang. Ia terdiri daripada dua sesi sebelum cross-over dan dua sesi selepas cross-over. Semasa sesi pada hari 1, para peserta telah dimaklumkan, disaring, dan diminta untuk mengisi tiga soal selidik yang berbeza (soal selidik keselamatan tES, Edinburgh HandednessInventory (EHI), Pusat Kajian Epidemiologi DepressionScale (CES-D)) [40,45]. Selepas itu, para peserta melakukan ujian Nback dengan pemerolehan EEG untuk analisis frekuensi puncak.

Mengikuti pengukuran EEG, para peserta melakukan latihan motor dan latihan kognitif dengan tACS serentak. Keesokan harinya para peserta hanya melakukan latihan motor dengan tACS. Keadaan rangsangan dikekalkan sama pada kedua-dua hari berturut-turut dan ditukar selepas silang. Susunan rangsangan telah ditakrifkan secara rawak pseudo oleh seorang penguji yang tidak terlibat dalam pemerolehan data.

Kebutaan untuk keadaan rangsangan kedua-dua peserta dan penguji telah dipastikan oleh penguji tambahan yang menetapkan parameter dan menghidupkan perangsang semasa eksperimen. Antara sesi silang sebelum dan selepas terdapat tempoh minimum dua minggu, berdasarkan kerja kami sebelum ini [46]. Tugasan yang sama, dengan urutan yang berbeza, diulang selepas silang, tidak termasuk soal selidik. Sila lihat Rajah 1 A untuk garis masa reka bentuk kajian.

For more information:1950477648nn@gmail.com