Transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) via de intrapariëtale sulcus heeft geen invloed op de prestaties van het werkgeheugen Deel 1

ABSTRACT

Er zijn gemengde resultaten gerapporteerd over de impact van transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) op het werkgeheugen.

Door de voortdurende ontwikkeling van de medische technologie is transcraniële gelijkstroomstimulatie de afgelopen jaren geleidelijk een veelbelovende behandelmethode geworden. De toepassingen ervan bestrijken vele gebieden, zoals depressie, angst, de ziekte van Parkinson, enz. Wat dit artikel zal onderzoeken is de relatie met het geheugen.

Ten eerste kan transcraniële gelijkstroomstimulatie geheugenverbetering bevorderen. Sommige onderzoeksresultaten suggereren dat transcraniële gelijkstroomstimulatie een positieve invloed kan hebben op het geheugen door de activiteit in de hippocampus te verbeteren. In het experiment verbeterde het geheugen van de proefpersonen aanzienlijk na meerdere stimulaties. Dit resultaat heeft een bepaalde referentiebetekenis voor de klinische behandeling.

Ten tweede kan transcraniële gelijkstroomstimulatie worden toegepast bij geheugenrehabilitatie. Bij sommige patiënten die een trauma hebben opgelopen, zoals hersentrauma, beroerte, enz., kan dit geheugenverlies veroorzaken en het normale leven en werk beïnvloeden. Behandeling met transcraniële gelijkstroomstimulatie kan de regeneratie van beschadigde neuronen bevorderen, waardoor de functie van het beschadigde gebied wordt verbeterd en het geheugenvermogen van de patiënt wordt verbeterd.

Ten slotte kan transcraniële gelijkstroomstimulatie de reservecapaciteit van het geheugen vergroten. Hoewel de geheugenreserve van iedereen anders is, kan transcraniële gelijkstroomstimulatie neuronen in de hersenen activeren en de geheugenreservecapaciteit vergroten. Dit stelt ons in staat om meer verwerkingsvermogen en capaciteit te hebben voor bekende en nieuwe informatie tijdens het latere leren en leven.

Samenvattend heeft de relatie tussen transcraniële gelijkstroomstimulatie en geheugen belangrijke implicaties. Of het nu gaat om geheugenverbetering, rehabilitatie of capaciteitsuitbreiding, het heeft brede toepassingsmogelijkheden en haalbaarheid en speelt een positieve rol bij het bevorderen van het leven en werk van mensen. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche deserticola een traditioneel Chinees medicinaal materiaal is dat veel unieke effecten heeft, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van Cistanche deserticola komt voort uit de vele actieve ingrediënten die het bevat, waaronder looizuur, polysachariden, flavonoïde glycosiden, enz. Deze ingrediënten kunnen de gezondheid van de hersenen via verschillende routes bevorderen.

Klik op 10 manieren kennen om het geheugen te verbeteren

In tegenstelling tot eerdere onderzoeken die zich voornamelijk richtten op het stimuleren van de dorsolaterale prefrontale cortex, hebben we het linker intraparietalsulcus (IPS) gebied gemoduleerd, waarvan wordt aangenomen dat het de aandachtscontroleaspecten van het werkgeheugen ondersteunt.

Met behulp van een experimenteel ontwerp binnen de deelnemer voltooiden de deelnemers drie verschillende omstandigheden: anodale stimulatie van de IPS, kathodale stimulatie van de IPS en schijnstimulatie van de IPS. Er werden zowel visuele als verbale werkgeheugentaken afgenomen.

Bij de visuele taak moesten de deelnemers een willekeurige set gekleurde figuren uit het hoofd leren. Bij de verbale taak moesten de deelnemers een reeks letters uit het hoofd leren. Bij beide taken werd de belasting van het werkgeheugen gemanipuleerd (zes cijfers/letters versus twee cijfers/letters).

Er werden geen significante verschillen in nauwkeurigheid of reactietijd tussen de anodische, kathodische en schijnomstandigheden gevonden. Bayesiaanse analyse ondersteunde bewijs voor de afwezigheid van effect.

De uitslag van de voorHet verzonden onderzoek draagt ​​bij aan de groeiende hoeveelheid tegenstrijdig bewijsmateriaal met betrekking tot de modulerende effecten van DCS van één sessie op de prestaties van het werkgeheugen.

INVOERING

Bij het werkgeheugen (WM) zijn verschillende cognitieve processen betrokken die ons in staat stellen een beperkte hoeveelheid informatie gedurende een korte periode actief te houden. Het is een cruciaal vermogen voor besluitvorming en redeneren (Diamond, 2013).

De WM-capaciteit begint relatief vroeg in de volwassenheid af te nemen (Park et al, 2002) en wordt vaak aangetast na hersenletsel (Dunning, Westage, & Adam, 2016), in de context van ontwikkelings- en psychiatrische stoornissen (Kofler et al, 2018; Barch & Ceaser, 2012). ) of als gevolg van stress (Kim, Woo, & Woo, 2017).

Veel onderzoeken hebben daarom geprobeerd vast te stellen of de capaciteit van het WG getraind of vergroot kan worden, met zeer wisselende mate van succes wat betreft zowel gedragsmatige als neurale stimulatietechnieken (Melby-Lervag & Hulme, 2013; Soveri et al, 2016).

Een van de neurale stimulatietechnieken die vaak wordt gebruikt is transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS). tDCS bestaat uit het aanbrengen van twee in zoutoplossing gedrenkte sponselektroden op het hoofd, waardoor een zwakke stroom (0,5–2 mA) wordt geleid.

Na een paar minuten stimulatie wordt de spontane neuronale activiteit in de cortexgebieden die onder de stimulatiezones liggen ofwel versterkt (anodale stimulatie) ofwel geremd (kathodale stimulatie) (Nitsche & Paulus, 2000).

Anodale stimulatie is meestal gebruikt om de gedragsprestaties te verbeteren, terwijl kathodale stimulatie is gebruikt om deze te verslechteren. Er is aangetoond dat stimulatie-effecten nog een korte tijd aanhouden, zelfs nadat de stimulatie is gestopt (Kuo et al, 2013).

tDCS EN WM

De afgelopen vijftien jaar hebben veel onderzoeken geprobeerd DCS te gebruiken om WM te verbeteren. Een aantal van deze onderzoeken rapporteerden positieve effecten.

De eerste studie van Marshall, Mölle, Siebner en Born (2005) paste anodale en kathodale tDCS bilateraal toe op de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC), terwijl de deelnemers een aangepaste Sternbergtaak uitvoerden.

De stimulatie werd met tussenpozen uitgevoerd (15 sec aan/15 sec uit) gedurende 15 minuten bij een lage stroomsterkte van 260 µA. De auteurs vonden een toename in de reactietijd voor zowel anodale als kathodale stimulatie vergeleken met sham, wat suggereert dat tDCS de neurale verwerking van responsselectie en -voorbereiding beïnvloedt.

Kort daarna Fregniet al. (2005) toonden aan dat anodale stimulatie van de linker DLPFC tijdens een drie-rugtaak leidde tot een toename van de prestaties in termen van nauwkeurigheid vergeleken met schijnstimulatie, terwijl kathodische stimulatie van de DLPFC en anodale stimulatie van de primaire motorcortex geen verschillen vertoonden.

Sindsdien hebben sommige onderzoeken deze bevindingen gerepliceerd (Katsoulaki, Kastrinis, & Tsekoura, 2017 voor een review), terwijl andere geen significante effecten van tDCS op de WW-prestaties rapporteerden (Robison, McGuirk, & Unsworth, 2017; Wang, Wen, & Li, 2018). ). Meer in het bijzonder lieten Ruf, Fallgatter en Plewnia (2017) in een onderzoek bestaande uit vier trainingssessies gekoppeld aan anodaltDCS via de DLPFC een significante verbetering zien in de WM-prestaties bij een N-back-taak.

Bovendien bleek deze verbetering overdraagbaar te zijn op soortgelijke, ongetrainde taken, en langdurig te zijn, aangezien een effect negen maanden na de training nog steeds geobjectiveerd kon worden.

Soortgelijke resultaten zijn ook verkregen door Au en collega's (2016), waaruit blijkt dat tDCS-gerelateerde winst na zeven trainingssessies enkele maanden aanhield.

Bovendien toonden Bogdanov en Schwabe (2016) aan dat anodale tDCS ten opzichte van de DLPFC ook het verstorende effect van stress op WM aanzienlijk zou kunnen verminderen, en Brunyé, Moran, Holmes, Mahoney en Taylor (2017) toonden aan dat anodale tDCS van de rechter spoelvormige gyrus WM zou kunnen verhogen. prestaties voor gezichtsherkenning maar niet voor niet-gezichtsobjecten (huizen).

Aan de andere kant onthulden nogal wat onderzoeken geen significant effect van tDCS op WM.

Nikolin, Martin, Loo en Boonstra (2018) vergeleken bijvoorbeeld vijf groepen van twintig proefpersonen die werden gestimuleerd met vijf verschillende intensiteiten (2 mA, 1 mA, 0.034 mA , 0,016 mA en 0 mA) op de DLPFC en vond geen verschillen in prestaties tussen de groepen in een visuele 3-back-WM-taak. Op dezelfde manier rapporteerden Robison en collega's (2017) dat stimulatie van de prefrontale cortex en de posterieure pariëtale cortex geen significante verschillen in WM-prestaties veroorzaakte.

Op dezelfde manier hebben Nilsson, Lebedev, Rydström en Lövdén (2017) geen significante verschillen waargenomen na twintig sessies van gedragsmatige WM-training in combinatie met een andere DCS van de DLPFC. Over het geheel genomen duiden de meest recente meta-analyses op de afwezigheid van betrouwbaar bewijs voor tDCS-gerelateerde verbetering van WM (Horvath, Forte, & Carter, 2015; Medina & Cason, 2017) of ze duiden slechts op zeer kleine effecten (Hill, Fitzgerald, & Hoy, 2016; Mancuso, Ilieva, Hamilton, & Farah, 2016).

Horvath en collega's (2015) hebben alle in de literatuur gepubliceerde cognitieve uitkomstmaten samengevoegd en bestudeerden gezonde volwassen populaties door ten minste twee verschillende onderzoeksgroepen. Ze voerden 59 verschillende analyses uit en geen enkele daarvan toonde een significant effect van de tDCS-stimulatie.

Mancuso en collega's (2016) concentreerden hun meta-analyse op onderzoeken naar de effecten van anodale stimulatie van de rechter en linker DLPFC en de rechter pariëtale kwab, evenals van de linker DLPFC in combinatie met WM-training.

Het enige significante (hoewel kleine) resultaat dat door hun meta-analyse werd gerapporteerd, was een verbetering in de WM-prestaties na de linker DLPFC-stimulatie in combinatie met WM-training. Hill en collega's (2016) onderzochten de effecten van anodale tDCS op een verscheidenheid aan WM-taken en vonden een klein maar significant effect op de reactietijd (evenals een trend in nauwkeurigheid) voor offlinetDCS.

Er zijn geen effecten gevonden voor online tDCS. Medina en Cason (2017) gebruikten een meta-analytisch hulpmiddel ontwikkeld door Simonsohn en collega's (2014) om de verdeling van gepubliceerde p-waarden te onderzoeken als een functie van verwachte verdelingen volgens verschillende effectgroottes in de onderzoeken die Mancuso en collega's (2016) onderzochten. Door deze p-curve-analyse uit te voeren vonden ze geen bewijs dat tDCS-onderzoeken geassocieerd waren met betekenisvolle effecten.

ALTERNATIEVE BENADERING VAN tDCS OP WM

In het licht van de tot nu toe bestudeerde literatuur kunnen twee conclusies worden getrokken: óf de effecten van tDCS op WM zijn erg klein (of bestaan ​​niet), en daarom moeilijk te verkrijgen en te repliceren, óf tDCS heeft een effect, maar het hangt af van specifieke stimulatie- en taakparameters. die momenteel onbekend zijn.

De huidige studie had tot doel de tweede mogelijkheid te onderzoeken, door gebruik te maken van een theoretisch en empirisch geïnformeerde stimulatiebenadering van WM, gebaseerd op recente ontwikkelingen in onze kennis over de cognitieve en neurale processen die zowel verbale als visueel-ruimtelijke WM ondersteunen.

De huidige theorieën over WM leggen een sterke nadruk op de rol die aandacht speelt. In zijn geïntegreerde raamwerk van werkgeheugen en aandacht is Cowan (1995) van mening dat een essentieel onderdeel van werkgeheugen de focus en controle van de aandacht is; deze twee componenten maken het mogelijk de geheugeninhoud in een actieve staat te houden en worden geacht, althans gedeeltelijk, de WM-capaciteit te definiëren.

Er zijn verschillende andere WM-modellen beschreven die aandacht een centrale rol geven bij de WM-prestaties (Barrouillet, Bernardin, & Camos, 2004; Kane & Engle, 2004). De rol van aandachtsprocessen bij WM wordt ondersteund door empirisch bewijs, zoals de betrokkenheid van twee bekende aandachtsnetwerken wanneer deelnemers WM-taken uitvoeren.

De aandacht is afhankelijk van ten minste twee antagonistische netwerken in de hersenen, het dorsale aandachtsnetwerk en het ventrale aandachtsnetwerk (Corbetta & Shulman, 2002; Vossel, Geng, & Fink, 2014).

Het dorsale aandachtsnetwerk regelt de vrijwillige, top-down inzet van aandacht op objecten of locaties, terwijl het ventrale aandachtsnetwerk de heroriëntatie van de aandacht op zintuiglijke stimulatie regelt die wordt uitgelokt door onbewaakte of onverwachte stimuli (bottom-up aandacht).

Het dorsale netwerk omvat de intraparietale sulcus (IPS) en de frontale oogvelden (FEF) van elk halfrond, terwijl de temporoparietale junctie (TPJ) en de ventrale frontale cortex (VFC) de belangrijkste gebieden van het ventrale netwerk zijn.

Er is aangetoond dat deze twee netwerken ook tussenbeide komen bij WM-taken, en dit op een belastingsafhankelijke en antagonistische manier, voor zowel verbale als visuele WM-taken. Het dorsale aandachtsnetwerk vertoont verhoogde activiteit bij toenemende WM-belasting, terwijl het ventrale aandachtsnetwerk WM-belastingafhankelijke afnames in activiteit laat zien (Majerus et al., 2010, 2012, 2016; Todd & Marois, 2004; Todd, Fougnie, & Marois., 2005; Xu & Chun, 2006).

Gezien de centrale rol van het dorsale aandachtsnetwerk, gecentreerd op de linker IPS bij WM-taken, concentreerde de huidige tDCS-studie zich op de modulerende effecten van linker IPS-stimulatie op verbale en visuele WM-prestaties.

Sommige eerdere tDCS-onderzoeken hebben zich al gericht op de stimulatie van de IPS en hebben positieve resultaten gerapporteerd, hoewel niet direct in een WM-context. De bilaterale stimulatie van de IPS leidde bijvoorbeeld tot betere prestaties op het gebied van mentale toevoeging, maar niet op een Stroop-taak (Klein et al., 2013; Artemenko, Moeller, Huber, & Klein, 2015), terwijl stimulatie via de linker IPS leidde tot een betere daaropvolgende herkenning geheugen bij verbale episodische geheugentaken (Jacobson, Goren, Lavidor, & Levy, 2012).

Er is ook aangetoond dat anodale stimulatie via de rechter IPS de objecttraceringsprestaties verbeterde bij hoge belasting, maar niet bij lage belasting, wat consistent is met het geheugenbelastingeffect op de IPS-activiteit (Blumberg, Peterson, & Parasuraman, 2015).

IBovendien beïnvloedde stimulatie via de rechter IPS de prestaties bij een visuele aandachtstaak (Moos, Vossel, Weidner, Sparing, & Fink, 2012). Een recent tDCS-onderzoek door Nikolin, Lauf, Loo en Martin (2019) toonde echter geen significant effect aan na linkse IPS-stimulatie op een n-backWM-taak.

Er moet echter worden opgemerkt dat ze gematigde effectgroottes op WM-taken hebben waargenomen (bijv. 0.38 voor de3-achtertaak), en de auteurs voerden aan dat het gebrek aan significantie het resultaat zou kunnen zijn van de grote interindividuele variabiliteit in prestaties.

Het huidige onderzoek heeft tot doel deze opkomende bevindingen uit te breiden door te bepalen of het mogelijk is om de prestaties bij een WM-taak te verhogen of ook te verlagen door middel van modulatie van IPS-activiteit geassocieerd met het dorsale aandachtsnetwerk.

In overeenstemming met eerdere resultaten veronderstellen we dat anodale stimulatie van de linker IPS het dorsale aandachtsnetwerk zou verbeteren en zou leiden tot een toename van de WM-prestaties, maar alleen in de hoge WM-belastingstoestand.

Omgekeerd nemen we aan dat kathodale stimulatie van de linker IPS het dorsale aandachtsnetwerk zou remmen en zou leiden tot verminderde WM-prestaties voor de hoge WM-belastingstoestand. Er worden geen tDCS-effecten verwacht bij een lage WM-belasting, omdat deze voorwaarde gepaard gaat met een hoog succespercentage en de WM-capaciteit niet tot het uiterste drijft.

We zullen Bayesiaanse statistiek gebruiken om het bewijsmateriaal voor en tegen het bestaan ​​van een effect te kwantificeren.

For more information:1950477648nn@gmail.com