تغيرات اتصال الدماغ أثناء النوم عن طريق التحفيز العصبي عبر الجمجمة ذات الحلقة المغلقة تتنبأ بحساسية الذاكرة الخارقة - الجزء 3

نتائج

التأثيرات السلوكية

كما أفاد بيلي وآخرون. (2020)، لم يؤد تحفيز STAMP إلى تحسن كبير في دقة استدعاء الذاكرة بشكل عام. ومع ذلك، أدى تحفيز STAMP إلى تحسين حساسية الذاكرة الوصفية في اليوم الثالث من التجربة (الليلة التالية 2).

تشير حساسية ما وراء الذاكرة إلى وعي الشخص وفهمه لقدرة الذاكرة التي يمتلكها، بينما تشير قدرة الذاكرة إلى قدرة ذاكرة الشخص التي تظهر في ممارسة معينة. هناك علاقة وثيقة بين الاثنين.

أولاً، تؤثر حساسية الذاكرة الوصفية بشكل مباشر على أداء الذاكرة. إذا كان الشخص يعتقد أنه واثق من نوع معين من الذاكرة، فسوف يميل إلى بذل جهد أكبر في تذكره والأداء بشكل أفضل في هذا النوع من مهام الذاكرة. في المقابل، إذا كان الشخص يفتقر إلى الثقة في قدرات ذاكرته، فقد يتسبب ذلك في أداء أقل جودة في مهام الذاكرة، وبالتالي تقليل قدرة ذاكرته.

ثانيًا، تساعد حساسية الذاكرة الإيجابية على تحسين الذاكرة. إذا اعتقد الشخص أن هناك مجالًا لتحسين قدرة ذاكرته، فإنه سيكون أكثر نشاطًا في تدريب قدرة ذاكرته، وبالتالي تحسين دقة الذاكرة واستمراريتها. أولئك الذين يعتقدون أن قدرة ذاكرتهم قد وصلت إلى ذروتها غالبًا ما يكونون غير قادرين على قبول تحديات الذاكرة الجديدة وبالتالي يفوتون فرصة تحسين قدرة ذاكرتهم.

لذلك، نحن بحاجة إلى تنمية حساسية الذاكرة الوصفية لدينا بشكل فعال، وكسر القيود والإعدادات المفروضة على قدرات الذاكرة لدينا، والاعتقاد بأنه يمكننا الاستمرار في تحسين مهام الذاكرة. وفي الوقت نفسه، نحتاج أيضًا إلى الاعتماد على التدريب والممارسة المتراكمة لتحسين قدرة ذاكرتنا بحيث يمكن استخدامها بشكل أكثر فعالية في ممارسة محددة. بهذه الطريقة فقط يمكننا تعظيم إمكانات ذاكرتنا وتحقيق نتائج أفضل. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير، لأن Cistanche deserticola يمكنه أيضًا تنظيم توازن الناقلات العصبية، مثل زيادة مستويات الأسيتيل كولين وعوامل النمو. هذه المواد مهمة جدًا للذاكرة والتعلم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ Cistanche deserticola أيضًا تحسين تدفق الدم وتعزيز توصيل الأكسجين، مما يضمن حصول الدماغ على ما يكفي من العناصر الغذائية والطاقة، وبالتالي تحسين حيوية الدماغ والقدرة على التحمل.

انقر فوق معرفة المكملات الغذائية لتحسين الذاكرة

على وجه التحديد، كشفت اختبارات t المعتمدة التي تقارن حساسية الذاكرة الوصفية عبر الظروف أن الحساسية في حالة العلامة والإشارة كانت أكبر بكثير من كل من حالة العلامة واللا إشارة [t(23)=3.51,adjusted p < 0 .01، تصحيح هولم-بونفيروني لمقارنتين؛ عينة مقترنة Cohen'sd=0.72] وحالة الشام [t(23)=2.089، تعديل p=0.048، تصحيح Holm – Bonferroni لمقارنتين؛ عينة مقترنة كوهين د=0.43].

تم العثور على تحسن كبير في حساسية metamemory فقط في اليوم الثالث من التجربة. وبالتالي، فإن تطبيق الطوابع أثناء SWOs في الليلتين التاليتين لمشاهدة لقطة واحدة أدى إلى تحسين محدد للذاكرة الوصفية للحلقات التي تم وضع علامة عليها والإشارة إليها.

تغيرات التماسك العالمي

كخطوة أولى، قمنا بفحص التغيرات الشاملة في متوسط ​​التماسك عبر فروة الرأس بسبب تحفيز STAMP لتحديد ما إذا كان التحفيز أدى إلى أي تغييرات قابلة للقياس في الاتصال.

بالإضافة إلى ذلك، سعينا إلى تكرار العمل السابق وتقييم ما إذا كان التحفيز سيؤدي إلى تغييرات مماثلة في التماسك مثل التعلم أثناء النوم (Mölle et al., 2004). أبلغ العمل السابق (Mölle et al.، 2004) عن تعديل تماسك نطاق الدلتا والمغزل وجاما أثناء النوم بعد التعلم؛ في المقابل، أظهرت أعمال أخرى (Polanía et al., 2011) زيادة في الاتصال عبر جميع نطاقات التردد بعد تحفيز tDCS.

لذلك، افترضنا أن تحفيز STAMP من شأنه أن يزيد من التماسك المتوسط ​​مقارنة بحالة الشام في نطاقات الدلتا والمغزل وغاما، ولكننا قمنا بفحص الاختلافات في النطاقات الأخرى بالإضافة إلى الاختبارات الإحصائية المحافظة.

تم حساب متوسط ​​​​قيم iCoh في جميع نطاقات التردد للبيانات المصححة لخط الأساس النشط والشام للتحقيق في تغييرات الاتصال العالمية، وبالتالي تم إجراء اختبارات t أحادية الطرف على قيم التماسك المتوسطة في كل نطاق تردد وتم تصحيحها لاستخدام معدل اكتشاف خاطئ قدره p< 0.05 (Benjamini & Hochberg, 1995). 

تم تصور خرائط التماسك التي تظهر اتصالاً أكبر في الحالة النشطة عبر فروة الرأس من خلال تحديد عتبة التصور إلى الحد الأقصى لحالة الشام لكل نطاق تردد، وطرح حالة الشام بشكل أساسي. يتم رسم تغيرات التماسك المتوسطة الناجمة عن التحفيز في نطاقات التردد المختلفة في الشكل 3.

تعرض مخططات التضاريس التماسك بين أزواج الأقطاب الكهربائية في الحالة النشطة، والتي يحددها التماسك في حالة الشام، في حين أن المخططات الصندوقية الموضحة على عتبة تعني قيم التماسك عبر فروة الرأس بأكملها. كشف تحليل التغيرات الشاملة في التماسك عبر فروة الرأس أن STAMPs أنتجت زيادات كبيرة في التماسك المتوسط ​​في نطاقات التردد المتعددة.

تمت زيادة تماسك مخطط كهربية الدماغ بشكل ملحوظ بعد الطوابع في نطاقات ثيتا وألفا والمغزل (p < 0.05) مقارنة بحالة الشام. ولم يختلف متوسط ​​التماسك في نطاقات الدلتا وبيتا وغاما بشكل كبير بين ظروف التحفيز . وبالتالي، فإن التغييرات التي يسببها تحفيز STAMP في اتصال الدماغ في نطاقات تردد محددة.

التصنيف والتنبؤ السلوكي

يتم رسم نتائج تحليل التصنيف في الشكل 4 والمبينة في الجدول 1. يتم رسم متوسط ​​قيم الأهمية عبر الطيات للميزات المحددة من قبل Boruta على اليسار، مع تمييز الميزات التي تعتبر مهمة باستمرار باللون الأخضر (أعلى بكثير من متوسط ​​Shadowmax). عبر الطيات، تم اختيار نصف القطر في نطاق المغزل (12-15 هرتز) باستمرار باعتباره الميزة الأكثر أهمية.

وشملت الميزات الهامة الأخرى: طول المسار (12-15 هرتز) ومتوسط ​​التماسك والكثافة (3-8 هرتز). يتم رسم منحنيات ROC لأداء المصنف على اليمين. كما هو موضح في Mason and Graham (2002)، تم إجراء اختبارات Mann-Whitney U على كل مصنف لتحديد ما إذا كان أداء المصنف ذو دلالة إحصائية أعلى من الصدفة (AUC=0.5). أبلغت جميع الاختبارات عن قيم p كبيرة (p <0.001).

بالإضافة إلى ذلك، قمنا بحساب فواصل الثقة بنسبة 95% باستخدام نهج إعادة تشكيل التمهيد المطبق مع 10 000 تكرارات للتمهيد، مما أظهر أداء تصنيف أعلى من الصدفة (Carpenter & Bithell, 2000).

وبالتالي، كانت دقة التصنيف أعلى من الصدفة، وأدى أخذ المتغيرات العليا من تحليلات التصنيف والانحدار (طول المسار في 16-30 هرتز ونصف القطر في 12-15 هرتز) إلى أفضل أداء للتصنيف.

كتحليل متابعة، تم إرسال الميزات الأربعة التي حددتها خوارزمية بوروتا للتصنيف إلى اختبارات t، لاختبار الفرق في الاتصال بين الظروف النشطة والشام. تم تصحيح القيم p الناتجة بمعدل اكتشاف خاطئ تم ضبطه عند {{ 2}}.05.

كانت قيم p المصححة لطول المسار ونصف القطر من 12 إلى 15 هرتز، ومتوسط ​​التماسك من 3 إلى 8 هرتز كبيرة (p=0.029)؛ وكانت الكثافة من 3 إلى 8 هرتز مهمة أيضًا عند مستوى أهمية ألفا (p=0.05). وبالتالي، تم العثور على ميزات الاتصال التي تم تغييرها بشكل كبير بعد التحفيز النشط مقارنة بالتحفيز الشامي من خلال خط أنابيب اختيار الميزات. انخفضت ميزات طول المسار ونصف القطر من مرحلة ما قبل التحفيز إلى مرحلة ما بعد التحفيز بشكل ملحوظ في الحالة النشطة مقارنةً بشام، في حين تمت زيادة ميزات التماسك والكثافة بشكل ملحوظ مقارنةً بشام.

يتم عرض Boxplotshowing هذه الميزات لكلا الشرطين في المعلومات الداعمة الشكل S3. يتم رسم النتائج من تحليل التنبؤ السلوكي في الشكل 5 والمبينة في الجدول 2.

هنا، تم استخدام التغييرات في التدابير العصبية بعد التحفيز كميزات للتنبؤ بالتغيير في حساسية اختبار الاستدعاء metamemory (AUC) لكل من Tag & Cue وShamconditions من اليوم الثاني إلى اليوم الثالث لتحديد العلاقات بين سلوك الدماغ.

يتم رسم قيم الأهمية من Boruta للميزات النظرية للرسم البياني على اليسار، ويعتبر طول المسار في نطاق بيتا (16-30 هرتز) مهمًا للغاية للتنبؤ بالتغيرات في حساسية الذاكرة الفوقية، وتم اختيار الميزة الوحيدة. يتم رسم العلاقة بين التغيير الناجم عن التحفيز في طول المسار من 16 إلى 30 هرتز والتغيير بين عشية وضحاها في أداء AUC لكل من البيانات النشطة (Tag & Cue) وظروف الشام على اليمين.

كان الارتباط بين التغير في طول مسار نطاق بيتا والتغيير في AUC مهمًا بالنسبة للحالة النشطة (r=−0.66, p=0.003)، مما يشير إلى أن الأفراد ذوي طول المسار المنخفض بعد STAMPs يميلون إلى إظهار تغيير إيجابي في أداء الذاكرة. لم تكن هذه العلاقة مهمة بالنسبة لحالة الشام (r=−0.22، p=0.39).

بناءً على نتائج هذه التحليلات، تم تشغيل تحليلات الانحدار الخطي للمتابعة للتنبؤ بالتغير بين عشية وضحاها في الحساسية ما وراء المعرفية باستخدام طول المسار في النطاق 16-30 هرتز لكل من البيانات النشطة وبيانات الشام.

بالنسبة للبيانات النشطة، تنبأ طول المسار 16–3 0 هرتز بشكل ملحوظ بتغيير AUC (t=−3.56، p=0.003، الصفة R {{7} }.41). بالنسبة لبيانات الشام، لم يكن طول المسار من 16 إلى 30 هرتز مؤشرًا مهمًا (t=−0.88، p=0.39، adj. R 2=−0.01). تم أيضًا إجراء تحليلات إضافية لمقارنة الظروف النشطة والشامية وتم توضيحها بشكل أكبر في المعلومات الداعمة.

مناقشة

في التجربة الحالية، انخرط المشاركون في مهمة ذاكرة عرضية أثناء تلقي أنماط زمانية مكانية فريدة من التحفيز الكهربائي عبر الجمجمة، وتم إعادة تطبيق مجموعة فرعية من الأنماط خلال حالات SWOs في الليالي اللاحقة للإشارة إلى إعادة تنشيط ذكريات محددة مرتبطة (انظر بيلي وآخرون، 2020).

هنا، قمنا بالإبلاغ عن التغيرات في اتصال الدماغ الوظيفي الناجم عن أنماط TES هذه أثناء النوم والتي كانت تنبئ بالتغيرات في حساسية الذاكرة ما قبل النوم من مرحلة ما قبل النوم إلى ما بعده.

باستخدام تقنيات التعلم الآلي لتحديد الميزات المهمة للتصنيف بين التحفيز النشط والشام، وجدنا أن ميزات الاتصال في نطاقات ثيتا والمغزل تختلف بشكل كبير بين الحالتين.

بالإضافة إلى ذلك، وجدنا أن التغييرات في طول المسار في نطاق بيتا تنبأت بتغييرات في حساسية الذاكرة، حيث كانت الزيادات في الأداء عبر الليل مرتبطة بانخفاض طول مسار بيتا بعد التحفيز.

مجتمعة، تساهم هذه النتائج في مجموعة متزايدة من الأبحاث التي تبحث في العمليات العصبية الكامنة وراء إعادة تنشيط الذاكرة وتعزيزها أثناء النوم، وتشير إلى أن تعديل طول المسار بترددات محددة أثناء عملية الدمج قد يؤدي إلى ثقة أعلى واتخاذ قرارات أفضل للذكريات المدمجة حديثًا.

أدت الرشقات القصيرة من tES، أو STAMPs، المستخدمة في التجربة الحالية إلى زيادة التماسك الكلي لفروة الرأس في نطاقات التردد المنخفضة، أي في نطاقات ثيتا وألفا والمغزل، أو بشكل أساسي من 3 إلى 15 هرتز. ومن المثير للاهتمام، أنه تم العثور أيضًا على تغييرات في اتصال النطاق المغزلي أثناء النوم بعد التعلم؛ ومع ذلك، لم يتم العثور على تغييرات في الاتصال في نطاقات الدلتا أو جاما بعد تحفيز STAMP، وهو ما يتعارض إلى حد ما مع العمل التجريبي السابق (Mölle et al.، 2004).

ومع ذلك، فإن بروتوكول التحفيز المستخدم هنا يختلف إلى حد كبير عن الدراسات السابقة، أي أننا استخدمنا رشقات نارية قصيرة من التيارات الكهربائية الموزعة مكانيًا والتي تم تصميمها في المقام الأول للإشارة إلى ذكريات محددة بسبب تفردها وارتباطها بفترة التشفير، وليس تعديل أو إدخال تذبذبات محددة. الأهم من ذلك، أن النشاط في نطاقات التردد المذكورة، وخاصة نطاقات ثيتا والمغزل، يرتبط بعملية توحيد الذاكرة (Staresinaet al., 2015).

وبالتالي، ربما تكون الطوابع قد عدلت العمليات الجارية لإعادة تنشيط الذاكرة أو توحيدها أثناء النوم، مما أدى إلى تغييرات في الاتصال في نطاقات التردد المرصودة. شكك العمل الحديث في فعالية الـ TES في التأثير بشكل كبير على السلوك (Horvath et al., 2015)، أيضًا كما هو الحال في قدرتها على تعديل أنماط الإطلاق العصبي أو النشاط التذبذبي (Lafon et al., 2017; Vöröslakos et al., 2018).

ومع ذلك، فقد أظهرت دراسات أخرى تغيرات عصبية قابلة للقياس في البشر والرئيسيات غير البشرية بعد الـ TES، حتى عند مستويات أقل شدة (Huang et al., 2017; Krause et al., 2017; Opitz et al., 2016). هناك مصدر قلق خاص هو قدرة TES، وتحديدًا تحفيز التيار المتردد، على جذب التذبذبات العصبية إلى تردد معين.

هنا، نحن لا ندعي أن التغيرات الفيزيولوجية الكهربية المبلغ عنها ترجع إلى الانحباس التذبذبي لدفقات التحفيز القصيرة، أو أننا نحدث هذه التغييرات من جديد، بل بالأحرى أن STAMPs تعمل على تعزيز عمليات دمج الذاكرة المستمرة، والتي تحدث من خلال تعديلات دقيقة للشبكة - مستوى الاتصال. يمكننا أن نقول إن أنماط الاتصال المرصودة أثناء النوم هي ظواهر طبيعية تحدث وتؤدي إلى تعزيز الذاكرة، ويعمل تحفيز STAMP على هذه العمليات الموجودة مسبقًا لتعزيز حساسية الذاكرة ما وراء الذاكرة.

إن التعديل المُبلغ عنه للمقاييس النظرية للرسم البياني في نطاقات ثيتا والمغزل التالية للطوابع يتماشى مع الأبحاث السابقة التي تشير إلى تورط هذه التذبذبات في عمليات إعادة تنشيط الذاكرة وتوحيدها. تؤدي إعادة تنشيط الذاكرة المستهدفة أثناء النوم باستخدام الإشارات السمعية إلى زيادة في قوة ثيتا والمغزل (Ong et al.، 2016؛ Schreiner et al.، 2015؛ Schreiner & Rasch، 2014).

أظهرت العديد من الدراسات أيضًا أهمية نشاط نطاق ثيتا في تشفير الذاكرة واسترجاعها أثناء الاستيقاظ (Backus et al., 2016;Lega et al., 2012; Nyhus & Curran, 2010); على وجه الخصوص، تعد تذبذبات ثيتا في الحصين أمرًا بالغ الأهمية لترميز الذاكرة العرضية (هاسيلمو وآخرون، 2002؛ لين وآخرون، 2017). وبالمثل، ترتبط المغازل القشرية المهادية بالذاكرة العرضية (Van Der Helm et al., 2011) وتلعب دورًا مهمًا في عملية تعزيز الذاكرة، مما قد يسهل نقل المعلومات المشفرة حديثًا في الفص الصدغي الأوسط إلى تمثيلات مستقرة في القشرة الدماغية (سيروتا) وآخرون، 2003؛ ستاريسينا وآخرون، 2015).

أثناء النوم، قد يشير نشاط ثيتا إلى عملية إعادة تنشيط الذاكرة، في حين أن نشاط المغزل قد يعكس الدمج النشط للذكريات المعاد تنشيطها. هنا، ربما تكون الطوابع قد أشارت إلى إعادة تنشيط الذكريات المرتبطة بها، مما يؤدي إلى تعزيز تعزيز هذه المعلومات. أدى هذا الدمج إلى تحسين الثقة في الذكريات.

كانت المقاييس النظرية للرسم البياني لنطاق ثيتا والتي تم تعديلها بشكل كبير بواسطة STAMPs تعني التماسك والكثافة. ويشير متوسط ​​التماسك إلى متوسط ​​التماسك عبر جميع القمم، في حين يتم حساب الكثافة على أنها عدد الاتصالات في الرسم البياني، والتي يتم تطبيعها من خلال العدد الإجمالي المحتمل للاتصالات (Sporns، 2003).

تشير التغييرات في هذه التدابير إلى أن STAMPs زادت التماسك العام في نطاق ثيتا بين القنوات، مما أدى إلى عدد أكبر من الحواف فوق عتبة القطع وبالتالي ارتفاع متوسط ​​كثافة الاتصال. قد يعكس هذا التماسك والكثافة الأكبر زيادة في تبادل المعلومات في نطاق thetaband عبر المناطق العصبية التي تتبع STAMPs. وهذا يتماشى مع النتائج السابقة التي تشير إلى زيادة في تماسك ثيتا بين الحصين وقشرة الأنف (Fell et al.، 2003)، وكذلك القشرة الأمامية (Anderson et al.، 2009؛ Benchenane et al.، 2010)، باعتبارها مهمة بالنسبة لـ التعلم والذاكرة، وربما تكون حاسمة لإعادة تنشيط الذاكرة (كار وآخرون، 2011).

كانت المقاييس النظرية للرسم البياني لنطاق المغزل والتي اختلفت بشكل كبير بعد تحفيز STAMP هي طول المسار ونصف القطر. ترتبط هذه المقاييس بنصف القطر الذي يشير إلى الحد الأدنى من الانحراف في الرسم البياني ويشير طول المسار إلى متوسط ​​الانحراف في الرسم البياني، حيث يتم تعريف الانحراف المركزي للعقدة على أنها أقصى مسافة إلى أي عقدة أخرى (Sporns، 2003).

غالبًا ما يُعتبر طول المسار مقياسًا لتكامل الشبكة أو كفاءة نقل المعلومات، حيث تعكس أطوال المسار الأصغر كفاءة أكبر (Bullmore & Sporns, 2009; Reijneveld et al., 2007).

هنا، أدت الطوابع إلى انخفاض متوسط ​​في طول المسار ونصف القطر في نطاق المغزل، مما يعني انخفاض متوسط ​​والحد الأدنى من الانحراف المركزي، وزيادة كفاءة نقل المعلومات.

قد يعكس هذا إعادة تنظيم الشبكة نحو شبكة العالم الصغير (واتس وستروجاتز، 1998)، وهي بنية شبه مثالية بين نظام مرتب تمامًا ونظام منظم عشوائيًا، مما يسمح بقدر أكبر من المرونة وتزامن النشاط العصبي (باراهونا وبيكورا، 2002). ؛ باسيت وبولمور، 2006؛ مسعودا وأيهارا، 2004). غالبًا ما يتم قياس التغيرات في "العالم الصغير" كتغيرات في طول المسار دون تغييرات مصاحبة في التجمعات المحلية، أو معامل الكتلة.

وبالتالي، فإن التغير الملحوظ في طول المسار قد يشير إلى تعزيز التزامن بين مناطق الدماغ، مما يؤدي إلى نقل أكثر كفاءة للمعلومات عن طريق المغازل. لاحظ أن التأثيرات في نطاق ثيتا كانت مرتبطة بشكل أوثق بالتغيرات الشاملة في متوسط ​​التماسك - بشكل أساسي، التغيرات في حجم الاتصال بدلاً من الكفاءة.

في حين أن البيانات هنا غير قادرة على إنشاء علاقة سببية بين هذه التغييرات، إلا أن العلاقة الافتراضية هي أن STAMP تسببت في زيادة الاتصال في نطاق ثيتا (Fell et al., 2003)، وتم زيادة كفاءة نقل معلومات المغزل، المقاسة بطول المسار، للتعويض لهذه الزيادة، مما يؤدي إلى زيادة تنشيط الذاكرة.

For more information:1950477648nn@gmail.com