שינויים בקישוריות המוח במהלך השינה על ידי גירוי טרנסגולגולתי טרנסגולגולתי סגור לחזות רגישות מטאזכרי חלק 4

על פני מחקרים, קיימת שונות גבוהה בפסי התדר שנבחרו כדי לתחום צירים איטיים ומהירים (Ayoub et al., 2013; Holz et al., 2012; Schabus et al., 2007), ועדויות אחרונות מצביעות על כך שהתיחום הללו עשויים להשתנות בכל פרט. (Cox et al., 2017).

הציר המהיר הוא אזור במוח שלנו שקשור קשר הדוק לזיכרון שלנו. מחקרים מראים שכאשר אנו מעורבים בתהליך הלמידה והזיכרון, הצירים המהירים הופכים פעילים יותר, ובכך משפרים את הזיכרון שלנו.

תפקידם של צירים מהירים הוא לחזק ולגבש את הזיכרונות שלנו. כאשר אנו מקבלים מידע חדש, צירים מהירים אוספים מידע מאזורים אחרים במוח והופכים אותו לשברי זיכרון שאנו יכולים לאחסן ולזכור. צירים מהירים הם אפוא חיוניים לתהליכי הלמידה והזיכרון שלנו.

אז איך לשפר את תפקוד הציר המהיר שלנו? קודם כל, עלינו לשמור על הרגלי חיים טובים. שינה מספקת, תזונה בריאה ופעילות גופנית סדירה ממלאים תפקיד חשוב בבריאות ובתפקוד של הציר המהיר שלך. בנוסף, התמקדות בלמידה ובחשיבה יכולה לעורר פעילות של צירים מהירים ולשפר את הזיכרון שלנו.

בקיצור, צירים מהירים קשורים קשר בל יינתק לזיכרון שלנו. על ידי שמירה על חיים בריאים ותשומת לב ללמידה, נוכל לשפר את תפקוד הציר המהיר שלנו ולשפר את הזיכרון שלנו, להתמודד טוב יותר עם אתגרי החיים והלמידה. בואו נהיה אופטימיים ונעבוד קשה לקראת עתיד טוב יותר. ניתן לראות שעלינו לשפר את הזיכרון, ו-Cistanche deserticola יכולה לשפר משמעותית את הזיכרון מכיוון ש-Cistanche deserticola הוא חומר רפואי סיני מסורתי בעל השפעות ייחודיות רבות, אחת מהן היא שיפור הזיכרון. היעילות של Cistanche deserticola מגיעה מהמרכיבים הפעילים הרבים שהיא מכילה, כולל חומצה טאנית, פוליסכרידים, גליקוזידים פלבנואידים וכו'. מרכיבים אלו יכולים לקדם את בריאות המוח במגוון דרכים.

לחץ לדעת 10 דרכים לשיפור הזיכרון

בחרנו 8-12 הרץ ו-12-15 הרץ בתור פסים כדי לחקור בנפרד צירים איטיים לעומת מהירים, והתוצאות שלנו מצביעות על כך שהקישוריות ברצועת הצירים המהירה הייתה מווסתת במיוחד על ידי STAMPs.

עם זאת, תיתכן שונות בתווי רצועת הציר בין המשתתפים בניסוי, מה שמוביל לחפיפה של פעילות ציר איטית ומהירה ברצועות אלה. בנתונים שלנו, אורכי נתיב ברצועות 8-12 הרץ ו-12-15 הרץ היו בקורלציה גבוהה (r=0.88), מה שמרמז על רמה גבוהה של חפיפה בין פסי התדרים הללו.

לפיכך, אנו טוענים כאן שפעילות הציר היה מווסת על ידי STAMPs, אך ניתוח נוסף יידרש כדי להגדיר באופן ספציפי בין צירים מהירים ואיטיים. בנוסף, השתמשנו בגישה מבוססת פס תדרים כדי להתאים לניתוח הקישוריות ולמידת המכונה שיישמנו; עם זאת, צירים הם אירועים חולפים המתרחשים לזמן קצר.

בעוד שהגישה ככל הנראה לכדה פעילות הקשורה לצירים, גישה מבוססת אירועים ממוקדת יותר שבה מזוהים אירועי ציר ספציפיים עשויה להבהיר עוד יותר את תפקידם במטא-קוגניציה.

תוצאות ניתוח הרגרסיה הראו ששינויים באורך הנתיב בפס ביתא היו קשורים לשינויים ברגישות הזיכרון מראש שינה לשינה לאחר שינה במצב Active. הקשר המדווח היה בכיוון הגיוני, עם אורך נתיב נמוך יותר (יעילות רבה יותר) הקשור לשיפורים בביצועים מטה-קוגניטיביים.

שים לב שאורך נתיב הבטא לא היה שונה משמעותית בין התנאים הפעילים והדומים, מה שמצביע על כך שהאפקט לוכד הבדלים אינדיבידואליים עדינים יותר, שבהם אנשים שמפגינים ארגון מחדש של הרשת לקראת יעילות רבה יותר בעקבות גירוי STAMP מראים שיפור גדול יותר בזיכרון המטא-זיכרון ללילה מאשר אלו שלא.

זה נדון עוד במידע התומך. ממצא זה חדשני למדי, מכיוון שאף מחקר קודם לידע שלנו לא בדק שינויים בקישוריות תפקודית בעקבות גירוי במהלך השינה הקשורים לשינויים התנהגותיים.

 מחקרים שחקרו למידה וביצועים ויזו-מוטוריים, כגון עם משימות מעקב אחר מראה, דיווחו על שינויים בסנכרון פס-ביתא ובקישוריות במהלך המשימה ובעקבותיה (Classen et al., 1998; Kilner et al., 2004; Piantoni et al., 2015) עם זאת, מחקרים שבדקו קשרי קישוריות תיאורטיים גרפים לביצועי זיכרון אפיזודיים, שנבדקו בניסוי הנוכחי, בדרך כלל לא בדקו או דיווחו על שינויים בקישוריות בטא-פס (Burke et al., 2013).

עם זאת, שינויים באורך הבטאפאת היו קשורים להתקדמות מחלת אלצהיימר - כלומר, חולי מחלת אלצהיימר מציגים אורכי נתיב בטא גבוהים יותר מאשר בקרות בריאים, ואורך הבטאפת נמצא בקורלציה שלילית לציון מיני-מנטלי מצב בדיקה (MMSE) (Stam et al. .,2006). בנוסף, מחקר בנוירופיזיולוגיה המתנודדת של שינה הוכיח שפעילות קצבית מהירה יותר (כלומר, בטווח בטא/גמא) קיימת ומתמשכת במהלך שלב הדפולריזציה של הגל האיטי ונעדרת ברובה במהלך שלב ההיפרפולריזציה (Compte et al., 2008; Steriade , 2006; Steriade et al., 1996).

פעילות מוגברת זו עשויה להיות קשורה ספציפית לנוירונים נוראדרנרגיים במערכת הלוקוס coeruleus (Eschenko et al., 2012), אשר עשויה לקדם פלסטיות קליפת המוח, מרכיב חשוב בגיבוש הזיכרון.

לפיכך, קיימת אפשרות שארגון ופעילות רשת ברצועת בטא במהלך SWOs עשויות להיות בדרך כלל היבט חשוב של תפקוד זיכרון אפיזודי ותהליכי קונסולידציה, שניתן למקד ולשפר אותם באמצעות גירוי STAMP ספציפי. מגבלה פוטנציאלית אחת של המחקר הנוכחי היא היעדר תנאי שליטה כדי לשלול את ההשפעה הכוללת של גירוי על קישוריות.

כלומר, ניתן היה להחיל STAMPs במהלך שינה שלא היה קשור לאף פרק במהלך הקידוד כדי להשוות שינויים בקישוריות בעקבות STAMPs מתויגים לשינויים בעקבות STAMPs לא מתויגים.

בהתחשב במספר המצומצם של STAMPs והמורכבות של התכנון הניסיוני, בחרנו למקסם את הכוח הסטטיסטי שלנו על ידי שימוש בכל ה-STAMPs כדי לרמז על זיכרון במהלך השינה.

עם זאת, מצב זה היה שימושי במיוחד להבנת תוצאות הסיווג שלנו. נכון לעכשיו, אנו יכולים לומר שהתכונות שנבחרו יכולות לשרטט את התנאים הפעילים והדומים, וזה עשוי לנבוע מתהליכי קונסולידציה במצב הפעיל בהשוואה לתנאי הדמה; עם זאת, אלו עשויים להיות גם שינויים כלליים בעקבות גירוי.

לעומת זאת, אנו בטוחים שהקשר בין אורך נתיב ביתא לשינויים ברגישות מטא-זיכרון קשור לתהליכי קונסולידציה תלויי שינה.

התוצאות ההתנהגותיות שלנו מראות שגירוי STAMP הוביל ליתרונות עבור מצב Tag & Cue בהשוואה לתנאים האחרים, מה שמדגים תועלת ספציפית בניגוד לתועלת הנגרמת על ידי גירוי גנרי יותר ל-metamory. בהתאם לכך, שינויים באורך נתיב בטא חזו באופן ספציפי שינויים בשינויי Tag & Cue AUC ולא היו מנבאים את הרגישות במצב הדמה.

עבודה קודמת שבדקה קישוריות מוח עם מדדים תאורטיים גרפים נקטה לעתים קרובות בגישה מוגבלת יותר על ידי בחינת מדדים ספציפיים או רצועות תדרים ספציפיים של עניין (Sadaghiani et al., 2015; Song et al., 2014).

בחרנו להשתמש בגישה של למידת מכונה של חיפוש דרך אוסף גדול של מדדים בפסי תדרים שונים כדי לזהות שינויים משמעותיים בעקבות גירוי ולהשתמש באימות צולב והשוואה למודלים בסיסיים כדי לאמת את הממצאים שלנו. עם זאת, שיטה זו אינה חסרת מגבלות.

התכונות שנבחרו עשויות להשתנות בהתבסס על האלגוריתם או קבוצת שלבי העיבוד שנבחרו. בנוסף, כדי לשפר מאוד את הביצועים, הסרנו תכונות קולינאריות מאוד - עם זאת, תכונות שהוסרו עדיין עשויות להיות מעוררות עניין תיאורטי.

ביצענו בדיקות סטטיסטיות עוקבות כדי להבטיח שהסט הסופי שלנו של תכונות נבחרות אכן שונה סטטיסטית בין תנאי הגירוי ו/או חיזוי ביצועים; עם זאת, ייתכנו תכונות קישוריות אחרות בלהקות מסוימות שגם הן מאופנות באופן משמעותי על ידי STAMPs ו/או מנבאות התנהגות, אך פשוט לא נבחרו על ידי האלגוריתם.

עם זאת, אנו מאמינים כי הקשר בין אורך נתיב בטא להתנהגות הוא חזק, מכיוון שהוא נחשב באופן עקבי למשמעותי ביותר על ידי אלגוריתם Boruta וחיזה באופן משמעותי את נתוני ההתנהגות, וסביר להניח שהשפעה זו לא הייתה מתגלה לו רק בחנו יותר מדדים סטנדרטיים ופסי תדר. מחקרים עתידיים עשויים לזהות את התפקיד הספציפי של קישוריות רשת בטא בזיכרון אפיזודי ובתהליכי קבלת החלטות.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי DARPA ומשרד המחקר של הצבא. הדעות, הדעות ו/או הממצאים המובעים הם אלה של המחבר ואין לפרש אותם כמייצגים את הדעות או המדיניות הרשמיים של משרד ההגנה או ממשלת ארצות הברית.

מידע תומך

תכונות הקישוריות, כמו גם ערכי רגישות מטא-זיכרון, כלולים במידע התומך עבור מאמר זה הזמין.

תרומות מחבר

ריאן האברד: מושג; ניתוח פורמלי; מֵתוֹדוֹלוֹגִיָה; כתיבה - טיוטה מקורית; כתיבה - סקירה ועריכה. אימאן זאדה: המשגה; ניתוח פורמלי; מתודולוגיה; משאבים; תוֹכנָה; כתיבה - טיוטה מקורית. אהרון ג'ונס: אוצרות נתונים; אֶמְצָעִי. ברדלי רוברט: אוצרות נתונים; אֶמְצָעִי. נטלי בראיינט: אוצרות נתונים; אֶמְצָעִי; תוכנה. וינסנט קלארק: אוצרות נתונים; אֶמְצָעִי. פראבן פילי: המשגה; ניתוח פורמלי; רכישת מימון; חֲקִירָה; ניהול פרויקטים; הַשׁגָחָה; כתיבה - טיוטה מקורית; כתיבה - סקירה ועריכה.

מידע על מימון

Praveen Pilly, Defense Advanced Research Projects Agency (https://dx.doi.org/10.13039/100000185), מזהה פרס: W911NF-16-C-0018.

הצהרת ניגוד אינטרסים

למחבר האחרון, Praveen K. Pilly, יש פטנט על שימוש בגירוי חשמלי טרנסגולגולתי להפעלה מחדש של זיכרון (פטנט אמריקאי מס' 10,307,592). וינסנט פ. קלארק הוא יועץ מדעי בחברת NeuroGeneces, LLC. כל המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר אינטרסים פיננסיים או לא פיננסיים מתחרים אחרים.

הפניות

1.Anderson, KL, Rajagovindan, R., Ghacibeh, GA, Meador, KJ, & Ding, M. (2009). תנודות תטא מתווך את האינטראקציה בין קליפת המוח הקדם-מצחית והאונה הטמפורלית המדיאלית בזיכרון האנושי. קליפת המוח, 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). סימן להפעלה מחדש של הזיכרון במהלך השינה משפיע על למידה של מיומנויות. 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). השפעות דיפרנציאליות על פעילות ציר מהירה ואיטית, ותנודת השינה האיטית בבני אדם עם קרבמזפין ופלונריזין כדי לסתור את פעילות ערוץ Na+ ו- Ca2+ תלויי מתח. שינה, 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). תנודות תטא בהיפוקמפוס-פרה-מצחית תומכות באינטגרציה של זיכרון. Current Biology, 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). רשתות מדיאליות וצדדיות בקורטקס הפרה-פרונטלי הקדמי תומכות ביכולת המטה-קוגניטיבית לזיכרון ותפיסה.Journal of Neuroscience, 33(42), 16657–16665. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0786-13.2013, PubMed: 24133268

6.Barahona, M., & Pecora, LM (2002). סנכרון במערכות של עולם קטן. Physical Review Letters, 89(5), 054101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.054101, PubMed: 12144443

7. Bassett, DS, & Bullmore, ED (2006). רשתות מוח של עולם קטן. מדען המוח, 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). תנודות תטא קוהרנטיות וארגון מחדש של תזמון ספייק ברשת ההיפוקמפוס-פרה-פרונטלית עם למידה. נוירון, 66(6), 921–936. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2010.05.013, PubMed: 20620877

9.Benjamini, Y., & Hochberg, Y. (1995). שליטה בשיעור הגילוי הכוזב: גישה מעשית ועוצמתית לבדיקות מרובות. כתב העת של החברה המלכותית לסטטיסטיקה, 57, 289–300.

10.ברנס, פ' (2009). CircStat: ארגז כלים של MATLAB לסטטיסטיקה מעגלית. Journal of Statistical Software, 31(10), 1–21.

For more information:1950477648nn@gmail.com