Peningkatan Memori Kerja dan Memori Jangka Panjang yang Tahan Lama dan Tidak Dapat Disosiasi pada Lansia dengan Neuromodulasi Berulang Bagian 3

Replikasi temuan utama dalam sampel independen.

Kami melakukan eksperimen tambahan untuk menguji apakah observasi utama dari Eksperimen 1 direplikasi dalam sampel independen. Eksperimen 3 terdiri dari 30 peserta lanjut usia yang diacak untuk menerima neuromodulasi DLPFC gamma atau IPL theta selama pelaksanaan tugas penarikan bebas.

Ada hubungan erat antara neuromodulasi dan memori. Neuromodulasi meningkatkan memori dengan meningkatkan koneksi dan transfer informasi antar sel otak. Memori adalah landasan penting bagi kelangsungan hidup dan perkembangan manusia. Melalui regulasi saraf, hal ini dapat membantu kita menguasai dan menerapkan pengetahuan dengan lebih baik.

Neuromodulasi dapat mempengaruhi banyak aspek memori. Pertama, neuromodulasi dapat mempengaruhi aktivitas di korteks serebral, sehingga memodulasi persepsi, perhatian, dan kemampuan kognitif. Ini adalah dasar pembentukan memori, dan melalui neuromodulasi, mereka dapat membantu kita lebih memahami, mengingat, dan menerapkan informasi.

Kedua, neuromodulasi juga dapat memodulasi koneksi dan sinyal antar neuron. Jumlah dan struktur koneksi antar neuron secara langsung dapat mempengaruhi kemampuan memori. Koneksi dan sinyal antar neuron dapat ditingkatkan melalui neuromodulasi, sehingga meningkatkan kemampuan memori.

Selain itu, neuromodulasi dapat memengaruhi hipokampus dan populasi saraf lainnya di otak untuk meningkatkan retensi dan peninjauan memori jangka panjang. Melalui neuromodulasi, kita dapat mengatur hubungan antar populasi neuron dengan lebih baik dan meningkatkan pengkodean dan penyimpanan memori.

Kesimpulannya, hubungan antara neuromodulasi dan memori sangat erat. Dengan meningkatkan neuromodulasi, kita dapat meningkatkan daya ingat dan memahami serta menerapkan pengetahuan dengan lebih baik. Hal ini berdampak positif pada pembelajaran, pekerjaan, dan kehidupan kita, jadi kita harus memperhatikan dampak neuromodulasi pada memori, dan mendorong perkembangan neuromodulasi dan memori melalui latihan fisik, pengaturan pola makan, dll. perlu meningkatkan daya ingat, dan Cistanche deserticola dapat meningkatkan daya ingat secara signifikan karena Cistanche deserticola merupakan bahan obat tradisional Tiongkok yang memiliki banyak khasiat unik, salah satunya meningkatkan daya ingat. Khasiat daging cincang berasal dari berbagai bahan aktif yang dikandungnya, antara lain asam, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan tersebut dapat meningkatkan kesehatan otak dengan berbagai cara.

Klik suplemen tahu untuk meningkatkan daya ingat

Protokol neuromodulasi yang diikuti sebagian besar mirip dengan Eksperimen 1, kecuali bahwa neuromodulasi dilakukan selama tiga hari, bukan empat hari berturut-turut, dan tidak mencakup tindak lanjut jangka panjang.

Kinerja memori diperiksa pada awal dan selama setiap sesi neuromodulasi. ANOVA campuran dengan hari (baseline, hari 1, hari 2 dan hari 3) dan posisi serial (utama, tengah 1, tengah 2, tengah 3 dan terkini) sebagai faktor dalam mata pelajaran dan kelompok (DLPFCgamma dan IPL theta) sebagai antara- faktor subjek mengungkapkan perbedaan signifikan dalam kinerja memori (hari × posisi serial ×grup: F7.9,220.8=6.315, P<0.001, ηp 2=0.184; Fig. 6a), and this effect remained significant even after accounting for covariates (F7.7,176.1=5.887, P<0.001, ηp 2=0.204). 

ANOVA tindak lanjut mengungkapkan interaksi yang signifikan antara posisi serial dan kelompok pada hari ke 2 dan 3 neuromodulasi dan interaksi yang signifikan antara hari dan kelompok untuk kelompok primasi dan keterkinian (Tabel Tambahan 4). Uji-t sampel independen dua sisi menunjukkan bahwa kinerja memori dalam kelompok primasi meningkat secara signifikan pada kelompok gamma DLPFC dibandingkan dengan kelompok theta IPL pada hari ke-2 dan hari ke-3 neuromodulasi (Gbr. 6a, atas).

Kinerja dalam cluster keterkinian secara signifikan lebih tinggi pada kelompok IPL theta dibandingkan dengan kelompok gamma DLPFC pada hari ke 3 intervensi (Gambar 6a, bawah). Hasil ini paralel dengan pengamatan dari Eksperimen 1 (Gbr. 2a, kiri). Kinerja dasar tidak berbeda antara kedua kelompok (Tabel Tambahan 4), sehingga mengesampingkan perbedaan antar kelompok yang tidak spesifik.

Meneliti hubungan antara fungsi kognitif dasar dan kinerja memori, kami menemukan bahwa individu dengan skor MoCA yang lebih rendah pada kelompok DLPFCgamma menunjukkan kinerja memori yang lebih baik pada hari ke-3 hanya pada kelompok primacy (r13=−0.672, P=0.006; Gambar 6b,c), sedangkan mereka yang memiliki skor MoCA lebih rendah pada kelompok IPL theta menunjukkan kinerja memori yang lebih baik pada hari ke-3 hanya pada kelompok kekinian (r13= −0.618,P=0.014; Gambar 6d,e), mirip dengan temuan dalam Eksperimen 1 (Gambar 5).

Secara keseluruhan, observasi yang dilakukan pada sampel partisipan independen ini mereplikasi temuan utama Eksperimen 1, sehingga semakin memperkuat keyakinan terhadap kesimpulan yang diambil dari temuan tersebut.

Diskusi

Kami menyajikan bukti untuk perbaikan selektif pada WM dan LTM pada orang dewasa yang lebih tua melalui entrainment ritme otak spatiospektral yang dapat dipisahkan, dan perbaikan tersebut dipertahankan setidaknya selama 1 bulan setelah intervensi. Eksperimen 1 menunjukkan bahwa perubahan selektif pada fungsi WM dan LTM dimungkinkan melalui entrainment ritme tarhythm di IPL dan ritme gamma di DLPFC.

Eksperimen 2 menunjukkan bahwa peralihan frekuensi modulasi antara dua wilayah tidak menghasilkan manfaat apa pun. Akibatnya, kombinasi lokasi anatomi dan frekuensi ritmelah yang menentukan substrat yang tepat untuk peningkatan memori.

Selain itu, hal ini menegaskan bahwa peningkatan yang diamati selama Eksperimen 1 disebabkan oleh masuknya sirkuit otak yang spesifik secara fungsional dan bukan karena efek non-spesifik seperti stimulasi transretina atau transkutan 33.

Selain itu, kami mengamati peningkatan yang lebih besar pada individu dengan fungsi kognitif yang lebih buruk. Temuan ini selanjutnya direplikasi dalam sampel independen di Eksperimen 3.

Kami selanjutnya menemukan bahwa kecepatan peningkatan fungsi memori selama intervensi memprediksi kekuatan memori 1 bulan setelah intervensi, sehingga menghasilkan metrik penting untuk mengukur respons pengobatan dalam penelitian selanjutnya.

Bersama-sama, temuan ini menunjukkan bahwa fungsi memori dapat ditingkatkan secara selektif dan berkelanjutan pada orang dewasa yang lebih tua melalui modulasi ritme otak yang spesifik secara fungsional.

Kekhususan protokol neuromodulasi ritme yang berbeda mempengaruhi fungsi memori yang berbeda mungkin tampak mengejutkan mengingat literatur yang mendokumentasikan keterlibatan umum daerah frontal dan parietal serta ritme theta dan gamma terhadap fungsi WM dan LTM36,37.

Hal ini terutama terjadi karena neuromodulasi dilakukan selama pengkodean dan penarikan kembali semua kata yang disajikan selama daftar. Temuan kami sangat menunjukkan bahwa intervensi kami memanipulasi dua operasi kognitif yang berbeda. Mengikuti kerangka penyimpanan ganda, kami berhipotesis bahwa modulasi IPLtheta meningkatkan operasi WM.

Namun, tidak seperti studi neuromodulasi sebelumnya dengan memorandum visuospasial18, kami tidak berpikir bahwa modulasi IPL theta meningkatkan kapasitas WM itu sendiri. Jika hal tersebut terjadi, peningkatan performa memori juga akan terlihat pada beberapa cluster posisi menengah selain cluster recency.

Kami juga tidak mengharapkan peningkatan fungsi perhatian umum dengan modulasi IPL theta. Meskipun ritme theta parietal dihipotesiskan untuk memfasilitasi pengambilan sampel atensi38, hanya ada sedikit bukti yang menunjukkan perubahan dalam perhatian dengan pelatihan theta parietal39.

Sebaliknya, kami mengusulkan bahwa modulasi IPL theta mungkin telah memfasilitasi pemisahan temporal antara representasi memori yang berurutan, meminimalkan interferensi di antara mereka15.

Selain itu, ritme theta juga diketahui memfasilitasi ingatan yang dimediasi konteks temporal40, berpotensi mencerminkan mekanisme neurofisiologis umum yang mendasari pemeliharaan yang dipertahankan dan pengambilan representasi WM berbasis konteks. Keterbatasan intrinsik pada kapasitas WM, yang tidak terpengaruh oleh neuromodulasi, dapat membatasi peningkatan ini hanya pada kata-kata terakhir dalam daftar, sehingga hanya meningkatkan cluster keterkinian.

Jika demikian, maka temuan ini mungkin mencerminkan pendekatan tambahan untuk meningkatkan fungsi WM secara non-invasif dalam teori penggandengan frekuensi silang theta-gamma15 yang berpengaruh, selain mengubah kapasitas memori18.

Kemungkinan bahwa, meskipun modulasi IPL mungkin telah memfasilitasi pemeliharaan dan penarikan kembali item-item yang ada di daftar selanjutnya, hal ini mungkin tidak meningkatkan transfer informasi yang disajikan sebelumnya ke LTM, mungkin telah berkontribusi lebih jauh terhadap selektivitas efek. Hal ini mungkin disebabkan oleh adanya mekanisme pengkodean yang berbeda untuk kedua penyimpanan memori, suatu kemungkinan yang didukung oleh penelitian stimulasi magnetik transkranial (TMS) baru-baru ini14.

Alternatifnya, transfer representasi antara dua sistem memori mungkin melibatkan proses kontrol eksekutif terpisah41 yang tidak terpengaruh oleh desain neuromodulasi saat ini. Akibatnya, modulasi IPL theta mungkin tidak mempengaruhi representasi memori di cluster primacy. Sebaliknya, peningkatan dalam efek primasi muncul secara selektif dengan modulasi gamma DLPFC.

Protokol ini mungkin secara selektif meningkatkan kemampuan untuk mengambil representasi yang dikodekan secara terpisah atau ditransfer ke LTM, dengan berpotensi mempengaruhi hipokampus dan struktur lobus temporal lainnya42, yang juga secara bersamaan menunjukkan aktivitas gamma selama penarikan tertunda36. Sebuah studi neuromodulasi sebelumnya, meskipun memeriksa fungsi memori pada orang dewasa muda dengan tACS konvensional satu sesi, sejalan dengan proposal ini22.

Jadi, meskipun ritme theta dan gamma, serta wilayah DLPFC dan IPL, diketahui secara umum berkontribusi terhadap kinerja WM dan LTM, keduanya mungkin mengindeks proses kognitif berbeda yang secara selektif mendasari perbaikan yang tidak dapat dipisahkan yang diamati dalam penelitian ini.

Temuan penelitian ini juga berkontribusi terhadap perdebatan seputar model teoritis penarikan kembali bebas. Basis saraf terpisah dari efek keutamaan dan keterkinian telah menjadi topik perdebatan hangat dalam neuropsikologi dengan bukti yang bertentangan14,43. Modulasi selektif dari efek keutamaan dan keterkinian yang diamati dalam penelitian ini mendukung mekanisme mendasar yang berbeda, sesuai dengan model penyimpanan ganda11 dan pengamatan neuropsikologis12,13.

Namun, temuan kami, saat ini, tidak bertentangan dengan model alternatif penarikan bebas. Misalnya, sebuah teori mengaitkan efek keutamaan dengan 'memori kerja jangka panjang' di mana operasi penyimpanan dan pengambilan jangka panjang mendukung fungsi WM yang bergantung pada struktur pengambilan yang bergantung pada keahlian44,45. Pandangan ini tidak bertentangan dengan hipotesis yang disebutkan di atas bahwa neuromodulasi gamma DLPFC mungkin telah mempengaruhi pengambilan dari LTM, meskipun dalam layanan WM.

Cara untuk membedakan kedua perspektif ini adalah dengan menggunakan metode personalisasi untuk memodulasi keahlian45, dalam hal ini teori ini akan memprediksi efek yang lebih kuat dari neuromodulasi gamma DLPFC dengan adanya struktur pengambilan yang bergantung pada keahlian yang lebih kuat. Lebih jauh lagi, meskipun teori pengambilan kontekstual adalah tidak dirancang untuk menjelaskan efek keutamaan, defisit dalam efek keutamaan pada orang dewasa yang lebih tua telah dikaitkan dengan proses atensi46, yang, pada gilirannya, dikaitkan dengan aktivitas gamma DLPFC47. Neuromodulasi gamma DLPFC mungkin telah lebih meningkatkan gradien intrinsik dalam efisiensi mekanisme pengkodean dengan manfaat pada kejadian awal dalam serangkaian46. Khususnya, peningkatan aktivitas gamma di lobus temporal dikaitkan dengan efek ini17.

Seperti dibahas di atas, neuromodulasi gamma DLPFC mungkin menyebabkan efek hilir pada aktivitas gamma di struktur lobus temporal42, sehingga meningkatkan efek primacy. Apakah gammaneuromodulasi DLPFC secara spesifik memengaruhi proses pengambilan LTM atau mekanisme perhatian dapat berpotensi diatasi melalui analisis granular kinerja memori dalam primacycluster.

Misalnya, akun pengambilan LTM memprediksi pergeseran aditif pada kinerja memori dengan meningkatnya posisi serial di cluster primacy karena manfaat yang serupa dengan proses pengambilan di semua posisi serial, sedangkan akun perhatian memprediksi penurunan kemiringan kinerja memori sebagai fungsi dari posisi serial. , sehingga mencerminkan stabilisasi perhatian berkelanjutan46.

Keberhasilan protokol neuromodulasi dalam memanipulasi efek primasi secara selektif akan menjadi alat yang ampuh untuk menguji prediksi yang bersaing ini. Penelitian di masa depan yang memiliki cukup kekuatan untuk menguji hipotesis ini secara sistematis dapat membedakan prediksi-prediksi yang bersaing ini untuk menyempurnakan dan merekonsiliasi berbagai teori ingatan bebas.

Penelitian ini berkontribusi pada berkembangnya literatur yang menunjukkan potensi manfaat klinis untuk fungsi memori pada orang dewasa lanjut usia dengan teknik non-invasif7. Protokol yang digunakan dalam penelitian ini menunjukkan bahwa fungsi memori dapat ditingkatkan secara selektif setidaknya selama 1 bulan setelah intervensi 4-hari. Efek jangka panjang ini mungkin timbul karena perubahan neuroplastik48 setelah penguncian fase ritme otak intrinsik dengan tACS49.

Selain itu, temuan ini menunjukkan bahwa diferensiasi fungsional, yang biasanya berkurang seiring bertambahnya usia50, dapat ditingkatkan melalui neuromodulasi yang spesifik secara fungsional. Temuan dari penelitian ini dapat memotivasi beberapa jalur penyelidikan untuk menguji potensi klinisnya lebih lanjut. Misalnya, penelitian di masa depan harus memeriksa kemampuan generalisasi temuan ini terhadap paradigma kognitif berbeda yang mencakup fungsi memori di berbagai domain sensorik dan mereplikasinya dalam sampel penelitian yang lebih besar.

Selain itu, cara mendorong dampak berkelanjutan yang melampaui durasi 1-bulan yang diamati dalam penelitian ini perlu ditentukan. Personalisasi protokol neuromodulasi sesuai dengan karakteristik anatomi dan fungsional individu adalah salah satu pendekatan yang mungkin6.

Selain itu, frekuensi spesifik dalam rentang theta dan gamma, jumlah dan durasi sesi modulasi, kesenjangan optimal antara sesi yang berurutan, dan interaksi fungsi kognitif dan saraf dasar dengan metrik ini dapat divariasikan secara sistematis untuk menentukan desain modulasi yang paling optimal.

Selain itu, selain MoCA, penelitian di masa depan harus menggunakan penilaian neuropsikologis yang lebih komprehensif untuk mengukur fungsi kognitif dasar dan hubungannya dengan perbaikan yang disebabkan oleh tACS.

Yang terakhir, selain manfaat potensial bagi orang lanjut usia yang sehat, implikasi translasi bagi orang-orang dengan gangguan neuropsikiatri dan neurodegeneratif, khususnya mereka yang mengalami defisit memori selektif10 dan berisiko mengalami demensia5, harus dikaji. Temuan dari penelitian ini berfungsi sebagai batu loncatan untuk menyelidiki pertanyaan-pertanyaan yang menarik secara klinis.

Konten daring

Metode apa pun, referensi tambahan, ringkasan pelaporan Nature Research, sumber data, data tambahan, informasi tambahan, ucapan terima kasih, informasi tinjauan sejawat; rincian kontribusi penulis dan persaingan kepentingan; dan pernyataan ketersediaan data dan kode tersedia dihttps://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3.

Referensi

1. Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit. Tren penuaan-Amerika Serikat dan seluruh dunia. Morb MMWR. Makhluk hidup. setiap minggu. Ulangan 52, 101–104 (2003). 106.

2. Samanez-Larkin, GR & Knutson, B. Pengambilan keputusan di otak yang menua: perubahan dalam sirkuit afektif dan motivasi. Nat. Pendeta Neurosci. 16.278–289 (2015).

3. Søraas, A. dkk. Masalah memori yang dilaporkan sendiri 8 bulan setelah COVID-19Infeksi. Jaringan JAMA. Buka 4, e2118717 (2021).

4. Rapp, PR & Amaral, DG Perbedaan individu dalam konsekuensi kognitif dan neurobiologis dari penuaan normal. Tren Ilmu Saraf. 15.340–345 (1992).

5. Gauthier, S. dkk. Gangguan kognitif ringan. Lancet 367, 1262–1270 (2006).

6. Grover, S., Nguyen, JA & Reinhart, RMG Menyinkronkan ritme otak untuk meningkatkan kognisi. Ann. Pendeta Med. 72, 29–43 (2021).

7. Reinhart, RMG & Nguyen, JA Memori kerja dihidupkan kembali pada orang dewasa dengan menyinkronkan sirkuit otak ritmis. Nat. ilmu saraf. 22.820–827 (2019).

8. Cowan, N. Apa perbedaan antara memori jangka panjang, jangka pendek, dan memori kerja? Prog. Resolusi Otak. 169, 323–338 (2008).

9. Parkinson, SR, Lindholm, JM & Inman, VW Analisis perbedaan usia dalam ingatan langsung. J.Gerontol. 37, 425–431 (1982).

10. Sullivan, EV & Sagar, HJ Disosiasi ganda memori jangka pendek dan jangka panjang untuk materi nonverbal pada penyakit Parkinson dan amnesia global. Analisis lebih lanjut. Otak 114, 893–906 (1991).

11. Atkinson, RC & Shifrin, RM Memori manusia: sistem yang diusulkan dan proses pengendaliannya. dalam Te Psikologi Pembelajaran dan Motivasi: Kemajuan dalam Penelitian dan Teori Volume 2 (ed. Spence, KW) 89–195 (Academic Press, 1968).

12. Baddeley, AD & Warrington, EK Pengkodean memori dan amnesia.Neuropsikologia 11, 159–165 (1973).

13. Shallice, T. & Warrington, EK Fungsi independen dari penyimpanan memori verbal: sebuah studi neuropsikologis. QJ Exp. Psikologi. 22, 261–273 (1970).

14. Innocenti, I. dkk. Interferensi TMS dengan mekanisme primacy dan recency mengungkapkan pengkodean episodik bimodal di otak manusia. J.Pengetahuan. ilmu saraf. 25.109–116 (2013).

15. Lisman, JE & Jensen, O. Kode saraf teta-gamma. Neuron 77,1002–1016 (2013).

For more information:1950477648nn@gmail.com