تغییرات اتصال مغز در طول خواب توسط تحریک عصبی ترانس کرانیال حلقه بسته پیش بینی حساسیت فراحافظه قسمت 3

نتایج

اثرات رفتاری

همانطور که پیلی و همکاران گزارش کرده اند. (2020)، تحریک STAMP منجر به بهبود قابل توجهی در دقت کلی یادآوری حافظه نشد. با این حال، تحریک STAMP منجر به بهبود حساسیت فراحافظه در روز 3 آزمایش (به دنبال شب 2) شد.

حساسیت فراحافظه به آگاهی و درک فرد از توانایی حافظه ای که دارد اشاره دارد، در حالی که توانایی حافظه به توانایی حافظه فرد اشاره دارد که در تمرین خاص نشان داده شده است. رابطه نزدیکی بین این دو وجود دارد.

اول، حساسیت فراحافظه به طور مستقیم بر عملکرد حافظه تأثیر می گذارد. اگر شخصی باور داشته باشد که نسبت به نوع خاصی از حافظه اطمینان دارد، تمایل دارد برای به خاطر سپردن آن بیشتر تلاش کند و در آن نوع از حافظه عملکرد بهتری داشته باشد. در مقابل، اگر فردی به توانایی های حافظه خود اعتماد نداشته باشد، ممکن است باعث شود که در وظایف حافظه عملکرد کمتری داشته باشد و در نتیجه توانایی حافظه او کاهش یابد.

دوم، حساسیت مثبت فراحافظه به بهبود حافظه کمک می کند. اگر فردی باور داشته باشد که در توانایی حافظه خود جا برای بهبود وجود دارد، در آموزش توانایی حافظه خود فعال تر می شود و در نتیجه دقت و تداوم حافظه را بهبود می بخشد. کسانی که معتقدند توانایی حافظه آنها به اوج خود رسیده است، اغلب نمی توانند چالش های حافظه جدید را بپذیرند و در نتیجه فرصت بهبود توانایی حافظه خود را از دست می دهند.

بنابراین، ما باید به طور فعال حساسیت فراحافظه خود را پرورش دهیم، محدودیت ها و تنظیمات مربوط به توانایی های حافظه خود را بشکنیم و باور داشته باشیم که می توانیم در وظایف حافظه به بهبود ادامه دهیم. در عین حال، ما همچنین باید به تمرین و تمرین انباشته برای بهبود توانایی حافظه خود تکیه کنیم تا بتوان از آن در تمرینات خاص به طور مؤثرتری استفاده کرد. تنها از این طریق می توانیم پتانسیل حافظه خود را به حداکثر برسانیم و به نتایج بهتری برسیم. مشاهده می شود که ما نیاز به بهبود حافظه داریم و سیستانش دسرتیکولا می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد، زیرا سیستانش دسرتیکولا می تواند تعادل انتقال دهنده های عصبی مانند افزایش سطح استیل کولین و فاکتورهای رشد را نیز تنظیم کند. این مواد برای حافظه و یادگیری بسیار مهم هستند. علاوه بر این، Cistanche deserticola همچنین می تواند جریان خون را بهبود بخشد و اکسیژن رسانی را تقویت کند، که می تواند اطمینان حاصل کند که مغز مواد مغذی و انرژی کافی را دریافت می کند و در نتیجه نشاط و استقامت مغز را بهبود می بخشد.

برای بهبود حافظه بر روی مکمل های بدانید کلیک کنید

به طور خاص، آزمون‌های t وابسته که حساسیت فراحافظه را در بین شرایط مقایسه می‌کنند، نشان می‌دهند که حساسیت در Tag & Cuecondition به طور قابل‌توجهی بیشتر از هر دو شرط Tag & No Cue است [t(23)=3.51, p <{4}} تعدیل‌شده 0.01، تصحیح Holm–Bonferroni برای دو مقایسه. جفت نمونه کوهن=0.72] و شرط شم [t(23)=2.089، تنظیم شده p=0.048، تصحیح Holm–Bonferroni برای دو مقایسه. paired-sample کوهن d=0.43].

بهبود قابل توجهی در حساسیت فراحافظه تنها در روز 3 آزمایش مشاهده شد. بنابراین، استفاده از STAMP در طول SWOها در دو شب پس از تماشای یک‌شات منجر به افزایش خاصی از فراحافظه برای قسمت‌هایی شد که هم برچسب‌گذاری شده و هم نشانه‌گذاری شده بودند.

تغییرات انسجام جهانی

به عنوان اولین گذر، ما تغییرات کلی در میانگین انسجام در سرتاسر پوست سر را به دلیل تحریک STAMP بررسی کردیم تا مشخص کنیم آیا تحریک منجر به تغییرات قابل اندازه گیری در اتصال می شود یا خیر.

علاوه بر این، ما به دنبال تکرار کارهای قبلی و ارزیابی اینکه آیا تحریک می‌تواند تغییراتی مشابه در انسجام یادگیری در طول خواب ایجاد کند یا خیر (Mölle et al., 2004). کار قبلی (Mölle et al., 2004) مدولاسیون انسجام دلتا، دوک نخ ریسی و باند گاما را در حین خواب پس از یادگیری گزارش کرد. در مقابل، کارهای دیگر (Polanía و همکاران، 2011) افزایش اتصال را در تمام باندهای فرکانسی به دنبال تحریک tDCS نشان دادند.

بنابراین، ما فرض کردیم که تحریک STAMP میانگین انسجام را در مقایسه با شرایط شم در باندهای دلتا، دوک و گاما افزایش می‌دهد، اما تفاوت‌ها را در باندهای دیگر نیز با آزمایش‌های آماری محافظه‌کارانه بررسی کردیم.

مقادیر میانگین iCoh در همه باندهای فرکانسی برای داده‌های اصلاح‌شده مبتنی بر Active و Sham برای بررسی تغییرات اتصال جهانی محاسبه شد، و بنابراین آزمون‌های t یک طرفه بر روی مقادیر انسجام میانگین در هر باند فرکانسی انجام شد و برای استفاده از نرخ کشف نادرست p تصحیح شد.< 0.05 (Benjamini & Hochberg, 1995). 

نقشه‌های انسجامی که اتصال بیشتری را در شرایط Active در سراسر پوست سر نشان می‌دهند، با تنظیم آستانه تجسم روی حداکثر شرط Sham برای هر باند فرکانس، اساساً کم کردن شرایط Sham، مشاهده شدند. تغییرات میانگین همدوسی ناشی از تحریک در باندهای فرکانسی مختلف در شکل 3 نشان داده شده است.

نمودارهای توپوگرافی انسجام بین جفت الکترودها را در شرایط Active نشان می‌دهند که توسط انسجام در شرایط شم آستانه شده است، در حالی که نمودارهای جعبه نشان داده شده در آستانه‌ای مقادیر انسجام متوسط ​​در کل پوست سر را نشان می‌دهند. تجزیه و تحلیل تغییرات کلی در انسجام در سرتاسر پوست سر نشان داد که STAMP ها افزایش قابل توجهی در میانگین انسجام در باندهای فرکانسی چندگانه ایجاد کردند.

انسجام EEG به دنبال STAMP ها در باندهای تتا، آلفا و دوکی (05/0 < 0) در مقایسه با شرایط شم به طور قابل توجهی افزایش یافت. میانگین انسجام در باندهای دلتا، بتا و گاما بین شرایط تحریک تفاوت معنی‌داری نداشت. . بنابراین، تغییرات ناشی از تحریک STAMP در اتصال مغز در باندهای فرکانسی خاص.

طبقه بندی و پیش بینی رفتار

نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل طبقه بندی در شکل 4 ترسیم شده و در جدول 1 نشان داده شده است. مقادیر میانگین اهمیت در سراسر چین ها برای ویژگی های انتخاب شده توسط Boruta در سمت چپ ترسیم شده است، با ویژگی هایی که به طور پیوسته مهم در نظر گرفته می شوند با رنگ سبز برجسته شده اند (به طور قابل توجهی بالاتر از میانگین حداکثر سایه). در سراسر چین ها، شعاع در باند دوکی (12-15 هرتز) به طور مداوم به عنوان مهمترین ویژگی انتخاب شد.

سایر ویژگی های مهم عبارتند از: طول مسیر (12-15 هرتز) و میانگین انسجام و چگالی (3-8 هرتز). منحنی های ROC عملکرد طبقه بندی کننده در سمت راست رسم شده است. همانطور که در Mason و Graham (2{7}}02) مشخص شد، آزمون‌های Mann-Whitney U بر روی هر طبقه‌بندی‌کننده انجام شد تا مشخص شود که آیا عملکرد طبقه‌بندی‌کننده از نظر آماری بالاتر از شانس است (AUC=0.5). همه آزمون ها مقادیر p قابل توجهی را گزارش کردند (001/0p<).

ما علاوه بر این، 95% فواصل اطمینان را با استفاده از روش نمونه‌گیری مجدد راه‌اندازی با 10،{2}} تکرار بوت استرپ محاسبه کردیم، که بیشتر عملکرد طبقه‌بندی بالاتر از شانس را نشان داد (کارپنتر و بیثل، 2000).

بنابراین، دقت طبقه‌بندی بالاتر از شانس بود، و گرفتن متغیرهای برتر از تحلیل‌های طبقه‌بندی و رگرسیون (طول مسیر در 16-30 هرتز و شعاع در 12-15 هرتز) منجر به بهترین عملکرد طبقه‌بندی شد.

به عنوان تجزیه و تحلیل بعدی، چهار ویژگی انتخاب شده توسط الگوریتم Boruta برای طبقه‌بندی به آزمون‌های t ارسال شدند و تفاوت در اتصال بین شرایط Active و Sham را آزمایش کردند. مقادیر p حاصل با نرخ کشف نادرست تنظیم شده در {{ 2}}.05.

مقادیر p تصحیح شده برای طول مسیر و شعاع 12-15 هرتز و میانگین انسجام 3-8 هرتز معنی دار بود (029/0=0)؛ چگالی 3-8 هرتز نیز در سطح آلفا معنی دار بود (p=0.05). بنابراین، ویژگی‌های اتصالی که به‌طور قابل‌توجهی پس از تحریک فعال در مقایسه با تحریک شم تغییر کرده بودند، توسط خط لوله انتخاب ویژگی یافت شدند. طول مسیر و ویژگی‌های شعاع از قبل تا پس از تحریک در شرایط فعال نسبت به شم به طور معنی‌داری کاهش یافت، در حالی که ویژگی‌های انسجام و چگالی به طور معنی‌داری در مقایسه با شم افزایش یافت.

نمودارهای جعبه ای که این ویژگی ها را برای هر دو شرایط نشان می دهد در اطلاعات پشتیبان شکل S3 ارائه شده است. نتایج حاصل از تحلیل پیش بینی رفتاری در شکل 5 ترسیم شده و در جدول 2 مشخص شده است.

در اینجا، تغییرات در معیارهای عصبی به دنبال تحریک به‌عنوان ویژگی‌هایی برای پیش‌بینی تغییر حساسیت فراحافظه تست یادآوری (AUC) برای Tag & Cue و Shamconditions از روز 2 تا روز 3 برای شناسایی روابط مغز-رفتار استفاده شد.

مقادیر اهمیت Boruta برای ویژگی‌های نظری گراف در سمت چپ رسم می‌شوند، طول مسیر در باند بتا (16-30 هرتز) برای پیش‌بینی تغییرات حساسیت فراحافظه بسیار مهم در نظر گرفته شد و تنها ویژگی انتخاب شد. رابطه بین تغییر ناشی از تحریک در طول مسیر 16-30 هرتز و تغییر یک شبه در عملکرد AUC برای داده‌های Active (Tag & Cue) و شرایط Sham در سمت راست ترسیم شده است.

همبستگی بین تغییر طول مسیر باند بتا و تغییر در AUC برای شرایط Active معنی‌دار بود (r=-0.66، p=0.003)، نشان می دهد که افراد با کاهش طول مسیر به دنبال STAMP تمایل به نشان دادن تغییر مثبت در عملکرد حافظه دارند. این رابطه برای شرایط شام معنی‌دار نبود (r=0.22-، p=0.39).

بر اساس نتایج این تحلیل‌ها، رگرسیون‌های خطی پیگیری برای پیش‌بینی تغییر یک شبه در حساسیت فراشناختی با استفاده از طول مسیر در باند 16 تا 30 هرتز برای داده‌های Active و Sham اجرا شد.

برای داده‌های فعال، طول مسیر 16–3{12}} هرتز به‌طور قابل‌توجهی تغییر AUC را پیش‌بینی کرد (t=−3.56، p=0.003، adj. R{{7} }.41). برای داده‌های شم، طول مسیر 16 تا 30 هرتز پیش‌بینی‌کننده مهمی نبود (t=0.88-، p=0.39، adj. R2=-0.01). تجزیه و تحلیل اضافی برای مقایسه شرایط فعال و شم نیز انجام شد و در اطلاعات پشتیبانی بیشتر توضیح داده شده است.

بحث

در آزمایش حاضر، شرکت‌کنندگان در حین دریافت الگوهای مکانی-زمانی منحصربفرد تحریک الکتریکی بین جمجمه‌ای، درگیر یک کار حافظه اپیزودیک شدند، و زیر مجموعه‌ای از الگوها در طول حالت‌های افزایشی SWO در شب‌های بعدی برای نشان دادن فعال‌سازی مجدد خاطرات مرتبط خاص، مجدداً به کار رفتند (نگاه کنید به پیلی و همکاران، 2020).

در اینجا، ما تغییرات در اتصال عملکردی مغز ناشی از این الگوهای tES در طول خواب را گزارش می‌کنیم که پیش‌بینی‌کننده تغییرات حساسیت حافظه از قبل به بعد از خواب بود.

با استفاده از تکنیک‌های یادگیری ماشین برای شناسایی ویژگی‌های مهم برای طبقه‌بندی بین تحریک فعال و شم، متوجه شدیم که ویژگی‌های اتصال در باندهای تتا و دوک به طور قابل‌توجهی بین این دو شرایط متفاوت است.

علاوه بر این، ما دریافتیم که تغییرات در طول مسیر در باند بتا تغییرات حساسیت حافظه را پیش‌بینی می‌کند، به این صورت که افزایش عملکرد در طول شب به کاهش طول مسیر بتا به دنبال تحریک مربوط می‌شود.

در مجموع، این نتایج به تحقیقات رو به رشدی کمک می‌کند که فرآیندهای عصبی را در زمینه فعال‌سازی مجدد و تثبیت حافظه در طول خواب بررسی می‌کنند و نشان می‌دهند که تعدیل طول مسیر در فرکانس‌های خاص در طول فرآیند تثبیت ممکن است منجر به اعتماد به نفس بالاتر و تصمیم‌گیری بهتر برای خاطرات تازه تثبیت‌شده شود.

انفجارهای کوتاه tES، یا STAMP ها، که در آزمایش فعلی استفاده می‌شوند، انسجام کلی پوست سر را در باندهای فرکانس پایین‌تر افزایش می‌دهند، یعنی در باندهای تتا، آلفا، و دوکی، یا اساساً از 3 تا 15 هرتز. جالب توجه است، تغییرات در اتصال باند دوکی در طول خواب نیز پس از یادگیری یافت شد. با این حال، تغییراتی در اتصال در باندهای دلتا یا گاما به دنبال تحریک STAMP یافت نشد، که تا حدودی در تضاد با کار تجربی قبلی است (Mölle et al., 2004).

با این حال، پروتکل تحریک مورد استفاده عمدتاً با مطالعات قبلی متفاوت بود-یعنی، ما از انفجارهای کوتاهی از جریان‌های الکتریکی توزیع‌شده مکانی-زمانی استفاده کردیم که عمدتاً به دلیل منحصربه‌فرد بودن و ارتباط آن‌ها با دوره رمزگذاری طراحی شده بودند، نه تعدیل یا ایجاد نوسانات خاص. به طور مهمی، فعالیت در باندهای فرکانسی گزارش شده، به ویژه باندهای تتا و اسپیندل، با فرآیند تثبیت حافظه مرتبط است (Staresinaet al., 2015).

بنابراین، STAMP ها ممکن است فرآیندهای مداوم فعال سازی مجدد یا تثبیت حافظه را در طول خواب تعدیل کرده باشند، که منجر به تغییرات در اتصال در باندهای فرکانس مشاهده شده می شود. کار اخیر اثربخشی tES را به طور قابل توجهی بر رفتار تحت تاثیر قرار داده است (Horvath et al., 2015)، همچنین مانند توانایی آن در تعدیل الگوهای شلیک عصبی یا فعالیت نوسانی (لافون و همکاران، 2017؛ Vöröslakos و همکاران، 2018).

با این حال، مطالعات دیگر تغییرات عصبی قابل اندازه‌گیری را در انسان‌ها و نخستی‌های غیرانسانی به دنبال tES، حتی در سطوح با شدت پایین‌تر نشان داده‌اند (Huang et al., 2017; Krause et al., 2017; Opitz et al., 2016). یک نگرانی خاص توانایی tES، به ویژه تحریک جریان متناوب، برای جذب نوسانات عصبی به یک فرکانس خاص است.

در اینجا، ما ادعا نمی کنیم که تغییرات الکتروفیزیولوژیکی گزارش شده به دلیل حباب نوسانی به انفجارهای کوتاه تحریک است، یا این که ما این تغییرات را به طور جدید القا می کنیم، بلکه مدعی هستیم که STAMP ها برای تقویت فرآیندهای تثبیت حافظه در حال انجام، که از طریق مدولاسیون های ظریف شبکه رخ می دهد، عمل می کنند. اتصال سطح ما استدلال می کنیم که الگوهای اتصال مشاهده شده در طول خواب پدیده های طبیعی هستند که رخ می دهند و منجر به تثبیت حافظه می شوند، و تحریک STAMP بر روی این فرآیندهای از قبل موجود برای افزایش حساسیت فراحافظه عمل می کند.

مدولاسیون گزارش‌شده معیارهای نظری گراف در باندهای تتا و دوکی زیر STAMP با تحقیقات قبلی که این نوسانات را در فرآیندهای فعال‌سازی و تثبیت مجدد حافظه دخیل می‌سازد، همسو است. فعال سازی مجدد هدفمند حافظه در طول خواب با نشانه های شنوایی باعث افزایش قدرت تتا و دوک می شود (Ong et al., 2016; Schreiner et al., 2015; Schreiner & Rasch, 2014).

مطالعات متعدد همچنین اهمیت فعالیت باند تتا را برای رمزگذاری و بازیابی حافظه در حین بیداری نشان داده است (Backus et al., 2016; Lega et al., 2012; Nyhus & Curran, 2010). به طور خاص، نوسانات تتا در هیپوکامپ برای رمزگذاری حافظه اپیزودیک حیاتی است (هاسلمو و همکاران، 2002؛ لین و همکاران، 2017). به طور مشابه، دوک‌های تالاموکورتیکال به حافظه اپیزودیک مربوط می‌شوند (ون در هلم و همکاران، 2011) و نقش مهمی در فرآیند تثبیت حافظه دارند و به طور بالقوه انتقال اطلاعات رمزگذاری‌شده جدید در لوب‌های گیجگاهی میانی به بازنمایی‌های پایدار در قشر مغز را تسهیل می‌کنند (Siro). و همکاران، 2003؛ Staresina و همکاران، 2015).

در طول خواب، فعالیت تتا ممکن است نشان دهنده فرآیند فعال سازی مجدد حافظه باشد، در حالی که فعالیت اسپیندل ممکن است منعکس کننده تثبیت فعال خاطرات دوباره فعال شده باشد. در اینجا، STAMP ها ممکن است باعث فعال شدن مجدد خاطرات مرتبط شده باشند که منجر به تجمیع بیشتر این اطلاعات شده است. این یکپارچگی منجر به بهبود اطمینان خاطرات پایین دست شد.

معیارهای نظری گراف باند تتا که به طور قابل‌توجهی توسط STAMP تعدیل شدند، انسجام و چگالی متوسط ​​بودند. انسجام میانگین به میانگین انسجام در تمام رئوس اشاره دارد، در حالی که چگالی به عنوان تعداد اتصالات در نمودار محاسبه می شود که با تعداد کل اتصالات ممکن نرمال شده است (اسپورنز، 2003).

تغییرات در این معیارها نشان می‌دهد که STAMP ها انسجام کلی در باند تتا بین کانال‌ها را افزایش می‌دهند، که منجر به تعداد بیشتر لبه‌ها بالاتر از آستانه قطع و در نتیجه تراکم متوسط ​​اتصال بالاتر می‌شود. این انسجام و چگالی بیشتر ممکن است منعکس کننده افزایش تبادل اطلاعات در نوار نوار در سراسر مناطق عصبی به دنبال STAMP باشد. این مطابق با یافته های قبلی است که دلالت بر افزایش انسجام تتا بین هیپوکامپ و قشر بینی (Fell et al., 2003) و همچنین قشر پیشانی (Anderson et al., 2009; Benchenane et al., 2010) دارد. یادگیری و حافظه و به طور بالقوه برای فعال سازی مجدد حافظه حیاتی است (کار و همکاران، 2011).

معیارهای نظری نمودار باند دوکی که به طور قابل توجهی به دنبال تحریک STAMP متفاوت بودند، طول مسیر و شعاع بودند. این معیارها مرتبط هستند - شعاع به حداقل خروج از مرکزیت گراف و طول مسیر به میانگین خروج از مرکز نمودار اشاره دارد، جایی که خروج از مرکز گره به عنوان حداکثر فاصله از هر گره دیگر تعریف می شود (اسپورنز، 2003).

طول مسیر اغلب به عنوان معیاری برای یکپارچگی شبکه یا کارایی انتقال اطلاعات در نظر گرفته می شود، با طول مسیرهای کوچکتر نشان دهنده کارایی بیشتر است (Bullmore & Sporns، 2009؛ Reijneveld و همکاران، 2007).

در اینجا، STAMP ها منجر به کاهش متوسط ​​در طول مسیر و شعاع باند دوک شد، به این معنی که میانگین و حداقل خروج از مرکز کاهش یافت و کارایی انتقال اطلاعات افزایش یافت.

این ممکن است نشان دهنده سازماندهی مجدد شبکه به سمت یک شبکه جهان کوچک باشد (Watts & Strogatz, 1998)، یک ساختار تقریباً بهینه بین یک سیستم کاملاً منظم و تصادفی سازماندهی شده، که امکان انعطاف پذیری و هماهنگی بیشتر فعالیت عصبی را فراهم می کند (Barahona & Pecora, 2002). Bassett & Bullmore, 2006; Masuda & Aihara, 2004). تغییرات در "جهان کوچک" اغلب به عنوان تغییرات در طول مسیر بدون تغییرات همزمان در خوشه بندی محلی یا ضریب خوشه اندازه گیری می شود.

بنابراین، تغییر مشاهده شده در طول مسیر ممکن است نشان دهنده افزایش هماهنگی بین نواحی مغز باشد که منجر به انتقال اطلاعات کارآمدتر توسط دوک ها می شود. توجه داشته باشید که اثرات در باند تتا با تغییرات کلی در میانگین انسجام بیشتر مرتبط است - اساساً تغییرات در میزان اتصال به جای کارایی.

در حالی که داده‌ها در اینجا قادر به ایجاد ارتباط علی بین این تغییرات نیستند، یک رابطه فرضی این است که STAMP باعث اتصال بیشتر در باند تتا شده است (Fell et al., 2003) و کارایی انتقال اطلاعات Spindle که به عنوان طول مسیر اندازه‌گیری می‌شود، برای جبران افزایش می‌یابد. برای این افزایش، منجر به افزایش فعال سازی مجدد حافظه می شود.

For more information:1950477648nn@gmail.com