تحریک جریان متناوب بین جمجمه ای در فرکانس تتا به قشر جداری چپ کدگذاری حافظه را مختل می کند، اما نه ادراکی

برای اطلاعات بیشتر:ali.ma@wecistanche.com

چکیده

تصور می شود که نوسانات عصبی در محدوده تتا (4 تا 8 هرتز) زمینه ساز تداعی هستند.عملکرد حافظهدر شبکه هیپوکامپ-قشر مغز. در حالی که شواهد زیادی از نقش نوسانات تتا در حیوانات وحافظه انسان، بیشتر شواهد همبستگی هستند. تحریک غیر تهاجمی مغز (NIBS) می تواند برای تعدیل فعالیت نوسانی قشر مغز برای تأثیرگذاری بر فعالیت مغز، و احتمالاً تعدیل مناطق عمیق تر مغز، مانند هیپوکامپ، از طریق اتصالات عملکردی قوی و قابل اعتماد کورتیکو هیپوکامپ استفاده شود. ما از تحریک جریان متناوب ترانس کرانیال کانونی (tACS) با فرکانس 6 هرتز بر روی قشر جداری چپ برای تعدیل فعالیت مغز در شبکه احتمالی کورتیکو هیپوکامپ برای تأثیرگذاری بر رمزگذاری حافظه انجمنی استفاده کردیم. پس از رمزگذاری و تحریک مغز، شرکت کنندگان یک را تکمیل کردندحافظه انجمنیو یک کار تشخیص ادراکی. نتایج نشان داد که تتا tACS به طور معنی داری کاهش یافته استحافظه انجمنیعملکرد اما بر عملکرد حافظه ادراکی تأثیری نداشت. این نتایج نشان می‌دهد که تتا tACS جداری، پردازش انجمنی را جدا از پردازش ادراکی تعدیل می‌کند، و این فرضیه را که نوسانات تتا در شبکه کورتیکو-هیپوکامپ و رمزگذاری انجمنی دخیل هستند را اثبات می‌کند.

برای بهبود حافظه روی Cistanche herba کلیک کنید

1. مقدمه

حافظه انجمنیمعمولاً به عنوان a تعریف می شودسیستم حافظهکه روابط بین موارد اولیه نامرتبط ایجاد می کند (سوزوکی، 2008؛ تولوینگ، 1984). توانایی تشکیل انجمن ها اصلی استعملکرد حافظه اپیزودیک(کاهانا، هاوارد و پولین، 2008)، و به ما امکان می دهد جزئیات رویدادهای خاص را به خاطر بسپاریم و اطلاعات انتزاعی را که برای کارهای روزانه و تعاملات لازم است، به خاطر بیاوریم (Herweg، Solomon، و Kahana، 2020). مطالعه مکانیسم‌های عصبی نهفته در حافظه انجمنی به طور سنتی بر روی هیپوکامپ و نقش مرکزی آن در شبکه‌های مغزی گسترده متمرکز شده است. با توجه به ماهیت سریع و انعطاف پذیر حافظه انجمنی، مکانیزمی پویا برای ارتباطات عصبی مورد نیاز است. در این راستا، ریتم‌های نوسانی عصبی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند، زیرا تصور می‌شود که به ارتباط بین جمعیت‌های عصبی که به طور همزمان درگیر فرآیندهای شناختی هستند، کمک می‌کنند (Buzs´ Aki & Draguhn، 2004؛ وانگ، 2010). به طور خاص، فعالیت نوسانی در محدوده تتا (4 تا 8 هرتز) به طور گسترده در شناخت حیوانات و انسان مورد بررسی قرار گرفته است (Buzs' aki، 2002؛ Jacobs، 2014؛ Meador و همکاران، 1991؛ Lisman & Jensen، 2013؛ Maurer et al. al., 2015؛ Sauseng, Griesmayr, Freunberger, & Klimesch, 2010, زیرا فرض شده است که نقش مهمی در عملکرد هیپوکامپ در طول ناوبری فضایی و پردازش حافظه انجمنی ایفا می کند (Buzs' aki, 2002؛ Skin, Kilianski, & McNaughton). ، 2019؛ Wallenstein، Hasselmo، & Eichenbaum، 1998). به نظر می رسد موفقیت رمزگذاری حافظه به افزایش قدرت تتا در نواحی هیپوکامپ بستگی دارد (برک و همکاران، 2013؛ خادر، جوست، رانگانات، و R¨ Osler، 2010)، اگرچه کاهش قدرت تتا برای مواردی که پس از آن با موفقیت به خاطر سپرده شده اند نیز وجود دارد. مشاهده شده است (Crespo-García و همکاران، 2016؛ Fellner و همکاران، 2016؛ Lega، Jacobs، & Kahana، 2012).

آلیسا منگ a، مکس کایزر a، تام دی گراف a، b، فلیکس داکر a، b، الکساندر تی ساک a، b، پیتر د ویرد a، b، وینسنت ون د ون a،b،*

گروه علوم اعصاب شناختی، دانشکده روانشناسی و علوم اعصاب، دانشگاه ماستریخت، صندوق پستی 616، 6200 MD ماستریخت، هلند b مرکز تصویربرداری مغز ماستریخت (MBIC)، دانشگاه ماستریخت، صندوق پستی 616، MD Maastricht، 6200

مطالعه مکانیسم های نوسانی هیپوکامپ در حافظه انجمنی، به ویژه در انسان، می تواند چالش برانگیز باشد، زیرا مکان آن در اعماق مغز مانع از اندازه گیری مستقیم غیرتهاجمی فعالیت عصبی می شود. علاوه بر این، اندازه‌گیری نوسانات همیشه امکان ارزیابی مشارکت‌های علی را فراهم نمی‌کند، که در حالت ایده‌آل شامل دستکاری تجربی مستقیم مکانیسم‌های عصبی مورد نظر است. چنین دستکاری را می توان با تحریک غیر تهاجمی مغز (NIBS)، با بهره گیری از اتصال عملکردی محلی (یعنی قشر مغز) و شبکه برای بررسی اثرات حافظه قشری و زیر قشری به دست آورد. مطالعات اخیر تحریک مغناطیسی ترانس کرانیال (TMS) نشان داد که تحریک قشر مغز ممکن است فعالیت و اتصال را در یک شبکه هیپوکامپ-قشر مغز تغییر دهد، که به نوبه خود می تواند منجر به افزایش عملکرد حافظه شود (Hermiller, VanHaerents, Raij, & Voss, 2019؛ Tambini, Nee ، و D'Esposito، 2018؛ وانگ و همکاران، 2014). در اینجا، تغییرات ناشی از تجربی در فعالیت قشر مغز ممکن است از طریق اتصال عملکردی پیش فرض به مناطق دورتر گسترش یابد (کیم، اکستروم، و تاندون، 2016). به ویژه، قشر جداری جانبی از نظر عملکردی قوی و قابل اعتماد به هیپوکامپ متصل هستند (Buckner، Andrews-Hanna، & Schacter, 2008؛ van de Ven, Wingen, Kuypers, Ramaekers, & Formisano, 2013؛ Vincent et al., 2006). سهولت تحریک قشر جداری، همراه با ناراحتی محدود ناشی از تحریک ترانس کرانیال در این نواحی، این ناحیه را به یک هدف مهم برای تعدیل عصبی مبتنی بر شبکه حافظه انجمنی تبدیل می کند.

یک تکنیک متفاوت NIBS، تحریک جریان متناوب ترانس کرانیال (tACS)، به مدولاسیون شبکه های عصبی از طریق یک فرکانس برون زا از پیش تعیین شده اجازه می دهد (Abellaneda-P'erez et al., 2020; Cabral Calderin et al., 2016; Helfrich et al., 2014). ؛ رید و کادوش، 2018؛ ووس سن، گراس، و آن، 2015؛ ووسکوهل، هاستر، و هرمان، 2016؛ هرمان و همکاران، 2013). مطالعات هم‌زمان tACS-fMRI نشان داده‌اند که tACS فعالیت عصبی و اتصال بین‌منطقه‌ای را برای نواحی قشر و زیر قشری دور از محل تحریک پوست سر تعدیل می‌کند (B¨ Eichinger و همکاران، 2017؛ Cabral-Calderin و همکاران، 2016؛ Vosskuhl. و همکاران، 2016؛ آبلاندا-پرز و همکاران، 2020). یافته های یک مطالعه اخیر نشان می دهد که tACS می تواند برای تعدیل فعالیت در شبکه هیپوکامپ-قشر مغز استفاده شود. آبلاندا-پرز و همکاران (2020) در حالی که شرکت کنندگان در حالت استراحت یا در حین انجام یک کار حافظه کاری N-back تحت اسکن fMRI قرار گرفتند، تتا-tACS را روی قشر جلوی پیشانی پشتی جانبی اعمال کردند. در مقایسه با تحریک جریان مستقیم (tDCS)، tACS منجر به افزایش فعالیت چندین ناحیه شبکه حالت پیش‌فرض، از جمله هیپوکامپ و قشر جداری تحتانی، در طول حالت استراحت و همچنین کار N-back شد. این یافته‌ها همچنین نشان می‌دهند که تحریک غیرتهاجمی مغز نواحی قشر مغز می‌تواند برای تعدیل فعالیت هیپوکامپ از طریق اتصال شبکه استفاده شود.

تا به امروز، tACS برای مطالعه خاص مکانیسم‌های نوسانی در حافظه انجمنی تنها در تعداد محدودی از مطالعات استفاده شده است. در یک مطالعه (لنگ، گان، الرازی، و مونچی، 2019)، شرکت‌کنندگان ارتباطات بین جفت‌های خودسرانه صحنه چهره را در حین انجام تتا-tACS با وضوح بالا (یا tDCS آندال یا تحریک ساختگی) روی ناحیه دوکی شکل کدگذاری کردند، و پس از آن آنها تست حافظه انجمنی را تکمیل کرد. نتایج نشان داد که تتا tACS در طول رمزگذاری عملکرد حافظه انجمنی را در مقایسه با tDCS یا sham افزایش می‌دهد. با این حال، tACS همچنین رد صحیح اقلام فریب را بهبود بخشید، که نشان دهنده یک اثر افزایش شناختی عمومی تر است. مطالعات قبلی فعالیت نوسانی تتا را در قشر جلوی مغز و حسی انسان و حیوان در طی فرآیندهای حافظه کاری گزارش کردند (لی و همکاران، 2005؛ راگاواچاری و همکاران، 2006؛ ساوسنگ، گریسمایر، فرونبرگر، و کلیمش، 2010)، و همچنین در حین ادراکی. پردازش (هلفریچ، فیبلکورن، شچپانسکی، لین، پرویزی، نایت، و کاستنر، 2018؛ لاندو، شرایر، ون پلت، و فرایز، 2015؛ سامر، آلن، بروکس، بوتریل، و جوادی، 2020)، که از مشارکت فرآیندهای شناختی مختلف برای عملکرد حافظه انجمنی در واقع، چندین مطالعه افزایش عملکرد حافظه کاری را پس از تجویز تتا tACS بر روی قشر جداری (Jauˇsovec & Jauˇsovec، 2014) یا قشر جلوی پیشانی (Alekseichuk, Turi, de Lara, Antal, & Paulus, 2016؛ Abellaneda-Perez et al, 2016) گزارش کردند. ؛ راینهارت و نگوین، 2019)، در حالی که همگام‌سازی بین منطقه‌ای پیشانی پاریتال ناشی از tACS در 6 هرتز منجر به کاهش عملکرد حافظه کاری شد (Alekseichuk، Pabel، Antal، و Paulus، 2017). با این حال، مطالعه دیگری که در آن تتا tACS بر روی قشر جلوی مغز چپ در طول رمزگذاری حافظه انجمنی اجرا شد، عملکرد حافظه را در شرکت‌کنندگان جوان سالم تغییر نداد (Klink, Peter, Wyss, & Kl¨ Oppel, 2020).

در مجموع، یافته های تحریک غیر تهاجمی تتا در حافظه انجمنی بی نتیجه باقی می مانند. برای درک بیشتر ما باید به عوامل متعددی توجه شود. اول، اثر تحریک تتا بر حافظه تداعی ممکن است زمانی که در نواحی قشری که به شدت به شبکه‌های هیپوکامپ-قشر متصل هستند اعمال شود، تقویت شود. بر اساس مطالعات اخیر TMS، قشر جداری ممکن است کاندید خوبی برای تجویز tACS باشد. با این حال، استفاده مستقیم از تتا tACS بر روی قشر جداری برای تغییر انتخابی پردازش حافظه انجمنی هنوز گزارش نشده است. دوم، ویژگی تحریک تتا در حافظه انجمنی مستلزم آن است که عملکردهای شناختی غیر انجمنی تعدیل نشده باشند. این امر به ویژه با توجه به اینکه قشر جداری نقشی در حافظه تداعی و همچنین پردازش ادراکی ایفا می کند بسیار مهم است (Cabeza et al., 2011; Culham & Kanwisher, 2001; Gottlieb, 2007). بنابراین، تتا tACS جداری می‌تواند پردازش تداعی را به طور غیرمستقیم با تعدیل رمزگذاری حسی یا توجهی تعدیل کند، که به نوبه خود می‌تواند عملکرد حافظه انجمنی و غیر انجمنی، مانند تشخیص ادراکی را تعدیل کند. حمایت از ویژگی عملکردی فعالیت نوسانی تتا در حافظه انجمنی نیاز به اثر تتا tACS بر حافظه انجمنی در غیاب اثر بر حافظه ادراکی دارد.

در مطالعه کنونی، ما tACS کانونی را با فرکانس 6 هرتز بر روی قشر جداری چپ در یک طرح کنترل‌شده توسط شم انجام دادیم در حالی که شرکت‌کنندگان یک کار جفت‌سازی چهره و صحنه را کدگذاری کردند. پس از مرحله رمزگذاری و tACS، شرکت‌کنندگان دو آزمون حافظه را تکمیل کردند که دانش را در مورد جفت‌های آیتم (یعنی حافظه انجمنی) و هویت آیتم (یعنی حافظه ادراکی) اندازه‌گیری می‌کرد. ما فرض کردیم که تتا tACS جداری، در مقایسه با تحریک ساختگی، بر عملکرد حافظه ادراکی تأثیر می‌گذارد، اما نه.

2. روش ها

2.1. شركت كنندگان

ما بیست داوطلب سالم (میانگین سن [SD] =21.68 سال [2.84]، 12 زن) را از محیط دانشگاهی دانشگاه ماستریخت از طریق یک سیستم استخدام آنلاین استخدام کردیم. همه شرکت‌کنندگان با استفاده از فرم غربالگری تحریک مغز غیرتهاجمی از نظر واجد شرایط بودن، خطرات سلامتی و اثرات نامطلوب از قبل غربالگری شدند. شرکت کنندگان بالقوه ای که هرگونه منع مصرف NIBS را در طول مرحله غربالگری خود گزارش کرده بودند، حذف شدند. همه شرکت کنندگان قبل از شرکت رضایت آگاهانه کتبی خود را دادند. این مطالعه توسط کمیته بررسی اخلاق روانشناسی و علوم اعصاب (ERCPN) دانشکده روانشناسی و علوم اعصاب (FPN) در دانشگاه ماستریخت تأیید شد. ایمنی و راحتی شرکت‌کنندگان در طول تحریک مغز برای مشاهده هرگونه اثرات نامطلوب ناشی از تحریک کنترل شد. شرکت کنندگان با کوپن هدیه یا اعتبار دوره جبران می شدند.

2.2. رویه کار

شرکت‌کنندگان یک کار حافظه تداعی بصری، "تکلیف چهره و صحنه" (FAST; Lang et al,2019)، که در PsychoPy ((Peirce et al.2019)) برنامه‌ریزی شده بود را تکمیل کردند. این کار شامل یک رمزگذاری و یک مرحله آزمایشی بود. در طول مرحله رمزگذاری کار، به شرکت کنندگان جفت تصویری ارائه شد که شامل یک چهره خنثی و یک صحنه طبیعی بود. چهره‌های خنثی از همه قومیت‌ها و سنین از پایگاه داده چهره شیکاگو جمع‌آوری شد (CFD نسخه 2.0.3؛ Ma، Correll و Wittenbrink، 2015). چهره ها دارای ویژگی های قابل تشخیص مانند سوراخ کردن یا خالکوبی نبودند. تمام تصاویر صحنه از پایگاه داده تصویر آنلاین گرفته شده است.

در هر کارآزمایی، شرکت کنندگان یک جفت تصویر متشکل از یک چهره خنثی ارائه شده در سمت چپ صفحه، و یک صحنه ارائه شده در سمت راست صفحه مشاهده کردند. آنها باید نشان می دادند که شخص در تصویر ارائه شده چگونه ژن مربوطه را ارزیابی می کند، به شرکت کنندگان دستور داده شد تا قضاوت خود را از طریق یک مقیاس رتبه بندی ارائه کنند که به عنوان یک لغزنده مقیاس شده (محدوده-3 تا 3) در زیر جفت تصویر به تصویر کشیده شده است. اطمینان حاصل کنید که شرکت کنندگان به طور فعال کدگذاری می کردند (شکل 1). جفت تصویر تا زمانی که یک دکمه فشار داده می‌شد نشان داده می‌شد که امکان رمزگذاری خودکار را فراهم می‌کرد، اما با حداکثر 8 ثانیه.

هر جفت صحنه با یک فاصله بین محرک 100 میلی‌ثانیه دنبال شد که در طی آن یک تلاقی تثبیت ارائه شد. مرحله رمزگذاری شامل 45 جفت صحنه و چهره در مجموع بود که به 5 بلوک از 9 جفت تصویر جدا شدند. هر بلوک با فاصله 5 ثانیه از هم جدا شد.

عکس. 1. مرحله رمزگذاری و بازیابی در طول مرحله رمزگذاری (A)، شرکت‌کنندگان جفت‌های صحنه چهره را دیدند و نشان دادند که چقدر مثبت یا منفی فکر می‌کنند که شخص صحنه را ارزیابی می‌کند. در طول مرحله آزمون حافظه (B)، شرکت‌کنندگان جفت‌های صحنه-صورت را دیدند و باید نشان می‌دادند که آیا موارد قبلاً به صورت یک جفت (~1: با هم دیده می‌شوند)، به عنوان آیتم‌های جفت‌های مختلف (~2: دیده می‌شوند اما نه با هم) دیده می‌شوند. ")، یا قبلاً به هیچ وجه دیده نشده بودند ("3: هرگز دیده نشد"). به شرکت کنندگان 8 ثانیه داده شد تا هر جفت صحنه چهره را رمزگذاری و رتبه بندی کنند. هر جفت صحنه و صحنه با 100 میلی ثانیه بین محرک دنبال شد. در مرحله بازیابی به شرکت کنندگان زمان نامحدودی داده شد تا پاسخ دهند.

هر شرکت‌کننده دو نسخه از این کار را انجام داد، که از نظر طراحی یکسان بودند اما از مجموعه‌های غیرهمپوشانی از تصاویر چهره و صحنه استفاده می‌کردند. هر کار رمزگذاری در طول تحریک 6 هرتز یا شم tACS ارائه شد. برای آشنایی شرکت‌کنندگان با کار، یک نسخه خلاصه شده از 15 جفت رمان به عنوان آموزش قبل از شرایط آزمایشی داده شد و دستورالعمل‌های استاندارد در ابتدای هر نسخه ارائه شد.

پس از کار رمزگذاری، شرکت‌کنندگان یک بازی ویدیویی را به‌عنوان یک کار حواس‌پرتی به مدت 5 دقیقه انجام دادند تا اثر تازگی حافظه کوتاه‌مدت را کاهش دهند و اثرات احتمالی پس از تحریک را به حداقل برسانند. اعتقاد بر این است که این کار به اندازه کافی جذاب است تا از تمرین سخت جلوگیری شود.

پس از انجام کار حواس پرتی، شرکت کنندگان مرحله آزمایش حافظه را که شامل یک کار تشخیص تداعی و ادراکی بود، تکمیل کردند. در تکلیف تشخیص انجمنی، شرکت‌کنندگان 45 نمایش از 1) جفت‌های چهره و صحنه اصلی که در طول رمزگذاری دیده می‌شوند، 2) جفت چهره‌ها و صحنه‌هایی که قبلاً دیده شده‌اند اما از جفت‌های رمزگذاری مختلف گرفته شده‌اند، یا 3) جفت تصاویر بدیع را مشاهده کردند. قبلاً در طول رمزگذاری دیده نمی شد. از شرکت کنندگان خواسته شد که به ترتیب با کلیدهای «1»، «2» و «3» مشخص کنند که آیا «با هم دیده‌اند»، «با هم دیده‌اند اما با هم ندیده‌اند» یا «هرگز ندیده‌اند». از شرکت‌کنندگان خواسته شد تا با دست غالب خود پاسخ‌های صفحه‌کلید را بدهند. محدودیت زمانی وجود نداشت.

بلوک‌های بازیابی انجمنی با کار تشخیص ادراکی، که در آن مجموعه‌ای از تصاویر بدیع یا قبلاً دیده‌شده به مدت 200 میلی‌ثانیه ارائه می‌شد، آمیخته شد، پس از آن از شرکت‌کنندگان پرسیده شد که آیا تصاویر را تشخیص می‌دهند (پاسخ‌های بله/خیر؛ شکل 2). در هر بلوک، شرکت کنندگان به 9 جفت تصویر بازیابی انجمنی پاسخ دادند و سپس به 9 تصویر تشخیص ادراکی پاسخ دادند. بلوک ها در قالب ABAB متناوب شدند.

ترتیب شرایط taCS در بین شرکت‌کنندگان متعادل شد. شرکت کنندگان قبل از شروع آزمایش، سر خود را در یک تکیه گاه ثابت چانه قرار دادند. این آزمایش تقریباً 90 دقیقه برای هر شرکت‌کننده به طول انجامید که شامل زمان لازم برای اتصال الکترودها بود. هر یک از شرکت‌کنندگان در همان روز تحت شرایط تحریک شم و تتا قرار گرفتند، تقریباً 30 دقیقه بین دو دوره تحریک.

2.3. پارامترهای tACS

tACS با استفاده از دستگاه neuroConn DC-STIMULATOR TES، با استفاده از یک تنظیم الکترود متحدالمرکز برای تحریک کانونی، که شامل یک الکترود دایره‌ای داخلی (قطر 3 سانتی‌متر) در داخل یک الکترود خارجی (قطر 11 سانتی‌متر؛ شکل 3A) قرار می‌گرفت، اعمال شد. این تنظیم قبلاً برای تحریک کانونی در طی کارهای شناختی استفاده شده است (بورتولتو، رودلا، سالوا-دور، میراندا، و مینیوسی، 2{15}}16؛ گبادیان، اشتاینهاوزر، مک ماهون، و ماینزر، 2016؛ شوهمان و همکاران، 2019) . مرکز چیدمان متحدالمرکز بر روی محل P3 پوست سر قرار داده شد، همانطور که توسط سیستم موقعیت یابی الکترود 10-20 EEG شناسایی شد، زیرا نشان داده شده است که این سایت دارای اتصالات گسترده با شبکه هیپوکامپ است (Freedberg et al., 2019; Hermiller et al. .، 2019؛ وانگ و همکاران، 2014). ما از نرم‌افزار SimNIBS برای شبیه‌سازی گسترش میدان الکتریکی برای راه‌اندازی متحدالمرکز هنگامی که روی P3 اجرا می‌شود، استفاده کردیم. نتایج شبیه سازی یک میدان الکتریکی با نقطه کانونی حداکثر قدرت میدان (0.296 V/m در صدک 99.9) را در زیر الکترود مرکزی نشان داد که به سمت الکترود حلقه بیرونی کاهش یافت (شکل 3B). برای مقایسه بصری، شکل 3C نقشه T اتصال هیپوکامپ به قشر مغز را از یک مطالعه تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی در حالت استراحت (rs-fMRI) با چهل و سه شرکت‌کننده نشان می‌دهد (Tambini et al., 2018؛ به دست آمده از )، در که یک ناحیه جداری چپ با اتصال هیپوکامپ بالا با محل تحریک ما همپوشانی دارد.

برای هر شرکت‌کننده، ما از یک کلاهک EEG (www.easycap.de؛ بدون الکترودهای متصل) برای علامت‌گذاری موقعیت P3، با فواصل مرکزی و جانبی بین نشانگرهای تشریحی که توسط سیستم موقعیت‌یابی الکترود 10-20 EEG در هر یک تعریف می‌شود، استفاده کردیم. سر شرکت کننده کلاه را طبق روش‌های استاندارد روی سر قرار دادیم و با استفاده از یک مداد آرایشی و دوست‌دار پوست، آن را روی پوست سر علامت‌گذاری کردیم. هر شرکت کننده از نظر ساییدگی، التهاب یا زخم های کوچک روی پوست سر قبل از اتصال الکترود مورد بررسی قرار گرفت. شرکت کنندگان با هر گونه ناهنجاری پوستی در محل تحریک یا نزدیک به آن از آزمایش قبل از قرار دادن الکترود حذف شدند. خمیر چسب رسانا برای بهینه سازی رسانایی بین الکترودها و پوست سر تا کمتر از 10 کیلو اهم برای هر شرکت کننده استفاده شد. ما تأیید کردیم که خمیر هر یک از دو الکترود به هم متصل نیست. با توجه به خمیر چسبنده، هیچ سربند یا تسمه ای برای نگه داشتن الکترودها در طول آزمایش مورد نیاز نبود.

در شرایط تتا. فرکانس تحریک برای 5400 سیکل (15 دقیقه × 60 × 6 هرتز) با شدت 2 میلی آمپر (پیک به اوج) روی 6 هرتز تنظیم شد. شرکت کنندگان در یک جلسه تحریک کوتاه با احساس tACS آشنا شدند تا مشخص شود که آیا تحریک قابل تحمل است یا خیر. یک شرکت کننده ناراحتی را نشان داد و شدت تحریک برای این شرکت کننده به 1.8 میلی آمپر کاهش یافت. در طول آزمایش، تحریک به مدت 15 دقیقه، 5 دقیقه قبل از کار رمزگذاری شروع شد. به شرکت‌کنندگان در طول 5 دقیقه اول تحریک، یک تکلیف پرکننده (تکلیف تمایز بصری) داده شد تا شرکت‌کنندگان را به خود مشغول کرده و اطمینان حاصل کنند که قبل از شروع کار رمزگذاری انجمنی در وضعیت ذهنی مشابهی هستند. مدت زمان افزایش و پایین آمدن سطح شیب دار در شرایط تتا روی 30 ثانیه تنظیم شد. در شرایط ساختگی، تحریک برای 300 چرخه (50 ثانیه) قبل از پایین آمدن برای ایجاد یک حالت در ابتدا غیر قابل تشخیص برای پوشاندن شرایط به طول انجامید.

به دلیل تفاوت در احساسات جسمی مداوم بین دو حالت tACS. شرکت کنندگان از نظر تئوری می توانند تحریک تتا را از تحریک ساختگی تشخیص دهند. برای تأیید اینکه آیا این مورد است، از شرکت کنندگان خواسته شد تا به صورت شفاهی تفاوت در شرایط تحریک پس از مرگ را در پایان آزمایش شناسایی کنند. هیچ یک از شرکت کنندگان به ما اطلاع ندادند که با اطمینان می توانند تحریک تتا را از شم تشخیص دهند.

3. تجزیه و تحلیل داده ها

Statistical analysis was performed in JASP(JASPTeam,2018). Of the twenty participants, data of one participant was excluded for having incomplete data files as a result of an error in the experiment program code. Data of another participant were excluded after reporting suffering from fatigue before and during the experiment Of the remaining data-sets, trials with a clear delayed response (>2×SD) از تجزیه و تحلیل حذف شدند که به طور میانگین 03/4 درصد از دست دادن را در کل کارآزمایی ها تشکیل می داد.

ما عملکرد حافظه را با محاسبه حساسیت حافظه (d, Stanislaw & Todorov, 1999; Macmillan & Creelman, 2{10}}05) با استفاده از نرخ ضربه و نرخ هشدار نادرست تجزیه و تحلیل کردیم. برای تست حافظه تداعی، نرخ ضربه به عنوان نسبت جفت‌های صحنه-چهره نشان داده شده در طول کار رمزگذاری محاسبه شد، که به درستی به عنوان "به عنوان یک جفت" شناسایی شدند. نرخ هشدار کاذب به عنوان نسبت جفت‌های صحنه و چهره که به اشتباه قضاوت شده بودند به عنوان یک جفت در طول کار رمزگذاری شناسایی شدند. برای آزمون حافظه ادراکی، نرخ ضربه به عنوان نسبت موارد منفرد نشان داده شده قبلی که به درستی قضاوت شده بودند، همانطور که قبلا دیده شده بود، و نرخ هشدار نادرست به عنوان نسبت آیتم های جدیدی که به اشتباه همانطور که قبلا دیده شده بود، محاسبه شد. مقایسه‌های آماری بین شرایط tACS با استفاده از آزمون‌های t-نمونه‌ای زوجی انجام شد و از آنالیز واریانس اندازه‌گیری‌های مکرر برای آزمایش اینکه آیا تأثیرات درون آزمودنی با متغیرهای سن، جنس، و ترتیب شرایط tACS همبستگی دارد یا خیر، استفاده شد. علاوه بر این، ما تست‌های t-test زوجی و تجزیه و تحلیل ANOVA اندازه‌گیری‌های مکرر را روی زمان‌های پاسخ رمزگذاری (زمان از شروع جفت محرک تا فشار دادن دکمه) انجام دادیم تا مشخص کنیم که آیا ماهیت خودگام‌سازی رمزگذاری تفاوت قابل‌توجهی در عملکرد بین شرایط و شرکت‌کنندگان ایجاد می‌کند یا خیر. اثرات در p-value 0.05 معنی دار در نظر گرفته شد.

از آنجایی که فرضیه های ما شامل اثرات صفر بود (de Graaf & Sack، 2011)، ما فاکتور بیز را برای کمی کردن قدرت شواهد به نفع عدم تأثیر ناشی از tACS، یعنی BF1o محاسبه کردیم.<1(wagenmakers,2007). bayes="" factor="" calculation="" was="" performed="" using="">

4. نتایج

4.1. زمان پاسخگویی در طول رمزگذاری

در طول کار رمزگذاری، شرکت‌کنندگان به‌طور میانگین 2753.1 میلی‌ثانیه (SE{2}}.8 میلی‌ثانیه) پس از تنظیم جفت‌های تصویر در طول theta-tACS پاسخ دادند. در طول sham-tACS، زمان پاسخ رمزگذاری 2971.5 (227.4) میلی‌ثانیه بود. زمان‌های پاسخ رمزگذاری تفاوت معنی‌داری بین دو شرایط tACS نداشت (t(17)=-1.54,p= 0.14). ما همچنین آزمایش کردیم که آیا واریانس زمان پاسخ در کارآزمایی‌های رمزگذاری هر شرکت‌کننده بین آن‌ها متفاوت است یا خیر. شرایط tACS (mean [SE] theta-tACS=978.8 [68.5],sham-tAGS=1060.4[96.2])، و تفاوت معنی‌داری پیدا نکرد (t(17){26} }.33,p=0.20).

4.2 اثرات tACS مبتنی بر تتا بر پاسخ های حافظه انجمنی

عملکرد حافظه انجمنی در طول تتا-tACS (میانگین [SE]=1.32 [0.13]) به طور قابل‌توجهی پایین‌تر از تداعی‌کننده در طول sham-tACs بود (1.61 [0) 0.16]؛ t(17)=-2.517، p= 0.022، d کوهن=-0.59؛ به شکل 4A) مراجعه کنید. ANOVA با اندازه گیری های مکرر با tACS （ تتا، شم) به عنوان عامل درون آزمودنی نشان داد که این اثر با عوامل بین آزمودنی سن (p{21}}.23) یا جنسیت (p=0.36) برهم‌کنشی ندارد. همچنین برای حمل آزمایش شد. بیش از اثرات تحریک تتا بر روی رمزگذاری در طول جلسه تحریک شم بعدی با استفاده از ترتیب tACS (تتا به دنبال شم در مقابل شم و سپس تتا) به عنوان عوامل بین آزمودنی، که به طور قابل توجهی با اثر tACS درون آزمودنی تعامل نداشت. یک حافظه انجمنی (p{29}}.64).

برای بررسی بیشتر اثر tACS بر d'، مقایسه‌های پس‌هک را برای نرخ ضربه و نرخ هشدار نادرست بین دو شرایط tACS انجام دادیم. نرخ ضربه در شرایط ساختگی (67.{2}} درصد [0.05]) در مقایسه با شرایط تتا (53.7 درصد [{19}}) به طور قابل توجهی بیشتر بود. {23}}5]) برای حافظه انجمنی (t(17){10}}.286,p{12}}.004, کوهن d =-0.78). نرخ‌های هشدار کاذب برای عملکرد حافظه تداعی تفاوت معنی‌داری بین وضعیت شم (16.2 درصد [0.02]) یا تتا (12.1 درصد [0.02]:t(17){26}}.428، p{28} نشان نداد. }.171). این یافته ها تایید کرد که تتا-tACS عملکرد حافظه انجمنی را مختل می کند.

4.3. اثر tACS مبتنی بر تتا بر تشخیص اقلام ادراکی

در مرحله بعد، نمرات آزمون تشخیص ادراکی را که بر روی همان مواد بصری آزمون حافظه انجمنی انجام شد، تجزیه و تحلیل کردیم. ما هیچ تفاوت معنی‌داری در تشخیص آیتم ادراکی بین تتا (1.56 [{2}}.16]) و شرایط شم (1.48 [0.10];t(17)=0.462 پیدا نکردیم. ,p=0.65;شکل 4B را ببینید. از آنجایی که تحت تأثیر ACS بر تشخیص ادراکی نیست، ما عامل Bayes (BF) را برای این مقایسه محاسبه کردیم. ما دریافتیم که BF1o= 0.44، شواهدی حکایتی به نفع هیچ تأثیری ارائه می‌دهد.

4.4. مقایسه عملکرد حافظه تداعی و ادراکی

برای تجزیه و تحلیل اینکه آیا tACS به طور متفاوت بر حافظه تشخیص انجمنی و ادراکی تأثیر می‌گذارد، چهار تحلیل دیگر انجام دادیم. اول، ما حافظه انجمنی و عملکرد تشخیص ادراکی را برای شرایط ساختگی به هم مرتبط کردیم تا مشخص کنیم آیا عملکرد پایه در دو کار مرتبط است یا خیر. . محاسبه ضریب بیز نشان داد که شواهد به نفع عدم مرتبط بودن عملکرد دو وظیفه بود (BFy =0.52)، این نتیجه با فرضیه ما مطابقت دارد که وظایف حافظه انجمنی و ادراکی بر مکانیسم‌های عصبی زیربنایی متفاوتی متکی هستند. دوم، ما d' شرط ساختگی دو تکلیف حافظه را با استفاده از آزمون t-نمونه‌های زوجی مقایسه کردیم. و دریافتند که تفاوت معنی داری با هم ندارند (t(17)= 0.78,p=0.78 BFyo=0.25). که نشان می دهد وظایف به همان اندازه دشوار بودند. سوم، ما تفاوت عملکرد ناشی از tACS (یعنی d(Theta-d(Sham) بین حافظه تشخیص انجمنی و ادراکی را همبستگی کردیم و هیچ ارتباط معنی‌داری پیدا نکردیم (r{16}}.12,p{18}}.63. ;BF10=0.33). چهارم، ما آزمایش کردیم که آیا اختلال ناشی از tACS در عملکرد حافظه انجمنی بزرگتر از اثر (تهی) tAGS بر عملکرد حافظه شناسایی است یا خیر. برای مدل سازی این تعامل بین tACS و وظیفه، ما یک مدل اندازه گیری مکرر با tACS و Task به عنوان عوامل درون آزمودنی (و سن، جنس و نظم به عنوان عوامل بین آزمودنی) و اثر متقابل tACS× Task قابل توجهی پیدا کرد (F(1,13)=7.68,p.=0.015،= 0.37). در مجموع، این نتایج نشان می‌دهد که tACS بر حافظه انجمنی متفاوت از عملکرد حافظه شناسایی تأثیر می‌گذارد.

4.5. مقایسه زمان پاسخ رمزگذاری به عنوان توضیحی از اثرات tACS

ممکن است تفاوت‌های فردی در زمان‌های پاسخ رمزگذاری بر اثر tACS بر حافظه تأثیر بگذارد، علی‌رغم فقدان اثر tACS قابل توجه در زمان پاسخ رمزگذاری. به عنوان مثال، شرکت‌کنندگانی که زمان‌های رمزگذاری سریع‌تری داشتند، می‌توانستند محرک‌ها را به خوبی پردازش کنند، که می‌توانست آنها را در برابر تأثیر tACS آسیب‌پذیرتر کند. برای بررسی این موضوع، ANOVA اندازه‌گیری‌های مکرر را برای حافظه تداعی و شناسایی و تعامل تشخیص X انجمنی مجدداً محاسبه کردیم. اما اکنون با استفاده از زمان‌های پاسخ رمزگذاری میانگین بین دو شرط tACS به عنوان متغیر کمکی، هیچ اثر قابل‌توجهی از پاسخ رمزگذاری پیدا نکردیم. زمان برای حافظه انجمنی (p=0.31)، حافظه شناسایی (p=0.25) یا تعامل × تشخیص (p=0.97). برای اثبات این اثرات تهی، ما ضریب بیز را برای برهمکنش زمان‌های پاسخ رمزگذاری با اثر اندازه‌گیری مکرر tACS بر حافظه انجمنی، حافظه تشخیص، و برهمکنش تداعی × تشخیص محاسبه کردیم و متوجه شدیم که آنها در همه یا کمتر از/ هستند. موارد (برای هر مدل مربوطه، BF1{{1{0}} 0.35،0.37 و 0.13 بود). بنابراین، این یافته‌ها این پیشنهاد را که زمان‌های رمزگذاری بر اثر tACS بر عملکرد حافظه تأثیر گذاشته است، رد می‌کند.

5. بحث

نتایج ما نشان می‌دهد که تتا tACS روی قشر جداری در طول رمزگذاری حافظه، عملکرد حافظه انجمنی را مختل می‌کند اما حافظه تشخیص ادراکی مواد کار مشابه را مختل نمی‌کند. این یافته‌ها در راستای مشاهدات مکرر هستند که فعالیت نوسانی تتا به طور خاص به رمزگذاری حافظه انجمنی کمک می‌کند (a]sein و همکاران، 1998؛ Buzsaki، 2002؛ Lega و همکاران، 2012؛ Burke و همکاران، 2013؛ Herweg و همکاران، 2020. ساوسنگ و همکاران، 2010). این یافته که عملکرد حافظه انجمنی با عملکرد حافظه ادراکی همبستگی ندارد، این تصور را که همبستگی‌های عصبی دو فرآیند حافظه قابل تفکیک هستند را تأیید می‌کند. با توجه به اینکه محل تحریک جداری (P3) نقش مهمی در حافظه انجمنی و پردازش ادراکی دارد، اهمیت بیشتری دارد (Cabeza et al, 201l; Culham & Kanwisher, 2001; Gotlieb, 2007). یعنی همبستگی های عصبی این دو وظیفه همپوشانی فضایی را در قشر جداری نشان می دهد. با این حال، اثر تفکیک پذیر تتا tACS بر دو وظیفه حافظه نشان می دهد که فعالیت نوسانی تتا ممکن است به طور عملکردی دو فرآیند حافظه را در قشر جداری جدا کند. علاوه بر این، این تفکیک را نمی توان با تفاوت در دشواری کار توضیح داد، زیرا عملکرد در شرایط ساختگی هر دو کار مشابه بود.

یافته های ما از اختلال حافظه انجمنی پس از تتا tACS با چندین یافته قبلی از عملکرد حافظه افزایش یافته ناشی از تتا tACS در تضاد است. با این حال، مقایسه بین مطالعات به دلیل ناهمگونی در طراحی کار و مکان تحریک مغز مختل شده است. به عنوان مثال، تقویت حافظه ناشی از tACS در مطالعات حافظه کاری گزارش شده است (Abellaned-Prezet al,2020 Alekseichuk et al.2016; Khader et al.2010) اما این وظایف احتمالاً بر پردازش تداعی تکیه نمی کنند. بعلاوه، ناحیه تحریک ممکن است به دلیل تأثیرات افتراقی قدرت تتا در مکان‌های عصبی آناتومیکی مختلف از اهمیت ویژه‌ای برخوردار باشد (Long. Burle, & Kahana 2014). به عنوان مثال، بهبود عملکرد در کار تداعی چهره-صحنه پس از اعمال tACS در ناحیه دوکی شکل (Lang et al, 2019) می‌تواند ناشی از تعدیل کدگذاری ویژگی‌های صورت باشد، نه افزایش رمزگذاری حافظه انجمنی. در حالی که فعالیت نوسانی تتا در این مناطق در انسان و حیوانات مشاهده شده است (لی و همکاران، 2005؛ راگاواچاری و همکاران، 2006؛ ساوسنگ و همکاران، 2010)، ممکن است نقش متفاوتی در فرآیندهای حافظه ایفا کنند. در یک مطالعه جدیدتر، کلینلک و همکاران (2020) هیچ تغییری در عملکرد حافظه انجمنی در شرکت‌کنندگان جوان پس از tACS روی قشر جلوی پیشانی بطنی جانبی پیدا نکردند، که بیشتر ناهماهنگی نتایج را نشان می‌دهد.

در عوض، ما پیشنهاد می‌کنیم که یافته‌های ما مطابق با مطالعات قبلی است که نشان می‌دهد تحریک قشر جداری فعالیت عصبی را در یک شبکه هیپوکامپ-قشر که از پردازش حافظه انجمنی پشتیبانی می‌کند تعدیل می‌کند (Freedberg et al., 2019; Hermiller et al, 2019; Tambini et al. al 2018؛ Wanget al، 2014). به طور خاص، یافته های ما در راستای مدولاسیون حافظه انجمنی است، اما نه حافظه تشخیص، پس از تجویز TMS بر روی قشر جداری (Tambini et al., 2018). ما این گزارش‌ها را با نشان دادن اینکه تتا tACS می‌تواند به‌عنوان پردازش اجتماعی در همان شبکه هیپوکامپ-قشر مغز نیز تعدیل کند، این امکان وجود دارد که یافته ما از کاهش حافظه تداعی به جای تقویت‌شده، در واقع به الگوی نوسانی تتا تحریک مغز مربوط باشد. .

یک نکته مهم این است که ما در یک فرکانس ثابت برای همه شرکت‌کنندگان تحریک می‌کنیم، نه در فرکانس تتا فردی. تحریک در فرکانس اوج فردی منجر به افزایش حباب عصبی می شود که در نتیجه می تواند عملکرد حافظه را افزایش دهد (Hanslmayr, Axmacher, & Inman, 2019؛ Thut et al, 2011). این مفهوم توسط تعدادی از مطالعات قبلی tACS که در فرکانس تتا فردی تحریک می‌شدند، با استفاده از جفت‌شدگی فاز-دامنه-تتا گاما در طول اجرای کار شناسایی می‌شدند و عملکرد حافظه کاری بهبود یافته پس از تحریک را پیدا می‌کردند (Reinhart & Nguyen, 2019; Vosskuhl, هاستر، و هرمان، 2015). با این حال، سایر مطالعات tACS که افزایش حافظه کاری را نشان می‌دهند، از فرکانس تحریک ثابت استفاده کردند (Jausovec & Jausovec, 2014؛ Lang et al., 2019)، که نشان می‌دهد تحریک در فرکانس تتا فردی برای تعدیل عملکرد حافظه ضروری نیست. به طور کلی، چندین مطالعه نشان داد که تحریک در فرکانس آلفای فردی به طور مداوم حباب عصبی را افزایش نمی دهد (وسن و همکاران، 2015؛ استچر و هرمان، 2018)، نشان می دهد که رابطه بین تحریک مغز، حباب عصبی و عملکرد شناختی ممکن است وجود نداشته باشد. سرراست در نهایت، شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه رمزگذاری انجمنی در انسان توسط دو باند فرکانسی در انتهای محدوده تتا (3-8 هرتز) پشتیبانی می‌شود، به جای اینکه در مرکز محدوده تتا تغییر کند (Lega et al, 2012 (Wolinski و همکاران، 2018)). در این مورد، تحریک نوسانی الکتریکی در مرکز محدوده تتا منجر به همگام‌زدایی تتا یا جابجایی در فاز فرکانس‌های درون‌زا می‌شود که می‌تواند پردازش حافظه را مختل کند (Alekseichuk et al.201Z). پولانیا، نیتچه، کورمان باتسیکادزه، و پائولوس، 2012). ما استدلال می‌کنیم که یافته‌های ما در راستای گزارشی از همگام‌سازی فاز ناشی از tACS که حافظه انجمنی را مختل می‌کند اما بر عملکرد تشخیص ادراکی تأثیر نمی‌گذارد، بهترین ظاهر می‌شود.

طراحی مطالعه ما چند محدودیت برای استنباط ما ایجاد می کند. ما تصویربرداری عملکردی مغز را همزمان با تجویز tACS وارد نکردیم، که ما را از تأیید اثر tACS جداری بر روی شبکه هیپوکامپ-قشر مغز باز می‌دارد. همچنین، ما EEG را همزمان با تجویز tACS اندازه‌گیری نکردیم، به این معنی که نمی‌توانیم فرض خود را از همگام‌زدایی تتا در حافظه انجمنی آزمایش کنیم. در نهایت، ما از فرکانس یا مکان کنترلی برای تأیید ویژگی تحریک تتا قشر جداری استفاده نکردیم. ما در حال برنامه ریزی برای پرداختن به این مسائل باز در مطالعات آینده هستیم.

در نتیجه، مطالعه ما نشان می‌دهد که تتا tACS روی رمزگذاری حافظه انجمنی تأثیر می‌گذارد در حالی که از تشخیص ادراکی صرفه‌جویی می‌کند. در راستای این فرضیه که نوسانات تتا نقش مهمی در شکل‌گیری حافظه انجمنی در تعاملات جداری-هیپوکامپ دارند. این نتایج با مدل‌های عصبی زیست‌شناختی کنونی حافظه انجمنی همسو هستند و مطالعه بیشتر را با استفاده از تحریک الکتریکی غیرتهاجمی مغز برای تعدیل فعالیت نوسانی شبکه‌های مغز حافظه انجمنی برای تحقیقات حافظه فعلی تشویق می‌کنند.