Melhorias dissociáveis ​​e duradouras na memória de trabalho e na memória de longo prazo em adultos mais velhos com neuromodulação repetitiva, parte 3

Replicação de resultados primários em uma amostra independente.

Realizamos um experimento adicional para testar se as observações primárias do Experimento 1 se replicam em uma amostra independente. O Experimento 3 consistiu em 30 participantes mais velhos randomizados para receber neuromodulação DLPFC gama ou IPL teta durante a execução da tarefa de recordação livre.

Existe uma estreita relação entre neuromodulação e memória. A neuromodulação melhora a memória, promovendo conexões e transferência de informações entre as células cerebrais. A memória é uma pedra angular importante da sobrevivência e do desenvolvimento humano. Através da regulação neural, pode nos ajudar a dominar e aplicar melhor o conhecimento.

A neuromodulação pode afetar muitos aspectos da memória. Primeiro, a neuromodulação pode influenciar a atividade do córtex cerebral, modulando assim a percepção, a atenção e as habilidades cognitivas. Estas são a base para a formação da memória e, através da neuromodulação, podem ajudar-nos a compreender, lembrar e aplicar melhor as informações.

Em segundo lugar, a neuromodulação também pode modular as conexões e a sinalização entre os neurônios. O número e a estrutura das conexões entre os neurônios podem afetar diretamente a capacidade de memória. As conexões e a sinalização entre os neurônios podem ser melhoradas através da neuromodulação, melhorando assim a capacidade de memória.

Além disso, a neuromodulação pode influenciar o hipocampo e outras populações neuronais no cérebro para promover a retenção e revisão da memória a longo prazo. Através da neuromodulação, podemos regular melhor as conexões entre populações de neurônios e melhorar a codificação e armazenamento de memórias.

Concluindo, a relação entre neuromodulação e memória é muito estreita. Ao melhorar a neuromodulação, podemos melhorar a nossa memória e compreender e aplicar melhor o conhecimento. Isto tem um impacto positivo no nosso estudo, trabalho e vida, por isso devemos prestar atenção ao impacto da neuromodulação na memória e promover o desenvolvimento da neuromodulação e da memória através do exercício físico, regulação alimentar, etc. precisa melhorar a memória, e a Cistanche deserticola pode melhorar significativamente a memória porque a Cistanche deserticola é um material medicinal tradicional chinês que tem muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia da carne picada vem dos vários ingredientes ativos que contém, incluindo ácidos, polissacarídeos, flavonóides, etc. Esses ingredientes podem promover a saúde do cérebro de várias maneiras.

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O protocolo de neuromodulação seguido foi bastante semelhante ao Experimento 1, exceto que a neuromodulação foi realizada durante três, em vez de quatro dias consecutivos, e não incluiu um acompanhamento de longo prazo.

O desempenho da memória foi examinado no início e durante cada sessão de neuromodulação. Uma ANOVA mista com dia (linha de base, dia 1, dia 2 e dia 3) e posição serial (primazia, meio 1, meio 2, meio 3 e recência) como fatores dentro dos sujeitos e grupo (DLPFCgamma e IPL teta) como entre- O fator dos sujeitos revelou diferenças significativas no desempenho da memória (dia × posição serial × grupo: 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). 

As ANOVAs de acompanhamento revelaram uma interação significativa entre a posição serial e o grupo nos dias 2 e 3 de neuromodulação e uma interação significativa entre o dia e o grupo para os clusters de primazia e recência (Tabela Suplementar 4). Testes t de amostras independentes bilaterais mostraram que o desempenho da memória no cluster de primazia foi significativamente melhorado no grupo DLPFC gama em relação ao grupo IPL teta no dia 2 e dia 3 de neuromodulação (Fig. 6a, topo).

O desempenho no cluster de recência foi significativamente maior no grupo IPL teta em relação ao grupo DLPFC gama no dia 3 da intervenção (Fig. 6a, parte inferior). Estes resultados são paralelos às observações do Experimento 1 (Fig. 2a, esquerda). O desempenho basal não diferiu entre os dois grupos (Tabela Suplementar 4), descartando assim diferenças inespecíficas entre os grupos.

Examinando a relação entre a função cognitiva basal e o desempenho da memória, descobrimos que indivíduos com pontuações MoCA mais baixas no grupo DLPFCgamma apresentaram melhor desempenho de memória no dia 3 apenas no cluster de primazia (r13=−0.672, P=0.006; Fig. 6b,c), enquanto aqueles com pontuações MoCA mais baixas no grupo IPL theta mostraram melhor desempenho de memória no dia 3 apenas no cluster de recência (r13= −0,618,P=00,014; Fig. 6d,e), semelhante aos resultados do Experimento 1 (Fig. 5).

Juntas, estas observações numa amostra independente de participantes replicam as conclusões primárias da Experiência 1, fortalecendo ainda mais a confiança nas inferências extraídas delas.

Discussão

Apresentamos evidências de melhorias seletivas na MW e na LTM em adultos mais velhos através do arrastamento espaçoespectral dissociável dos ritmos cerebrais, e as melhorias são sustentadas por pelo menos 1 mês após a intervenção. O Experimento 1 mostrou que mudanças seletivas na função WM e LTM são possíveis através do arrastamento dos ritmos tardios no IPL e ritmos gama no DLPFC, respectivamente.

O Experimento 2 mostrou que a mudança das frequências de modulação entre as duas regiões não produziu nenhum benefício. Conseqüentemente, é a combinação da localização anatômica e da frequência rítmica que determina o substrato apropriado para o aprimoramento da memória.

Além disso, confirmou que as melhorias observadas durante o Experimento 1 foram devidas ao arrastamento de circuitos cerebrais funcionalmente específicos e não a efeitos inespecíficos, como estimulação transretiniana ou transcutânea 33.

Além disso, observamos maiores melhorias em indivíduos com pior função cognitiva. Essas descobertas foram posteriormente replicadas em uma amostra independente no Experimento 3.

Descobrimos ainda que a velocidade com que a função da memória melhora durante a intervenção prediz a força da memória 1 mês após a intervenção, produzindo assim uma métrica importante para medir a capacidade de resposta ao tratamento em estudos futuros.

Juntas, essas descobertas sugerem que a função da memória pode ser melhorada de forma seletiva e sustentável em adultos mais velhos por meio da modulação de ritmos cerebrais funcionalmente específicos.

A especificidade com que protocolos distintos de neuromodulação rítmica afetaram diferentes funções de memória pode parecer surpreendente, dada a literatura que documenta o envolvimento geral das regiões frontal e parietal e dos ritmos teta e gama na função WM e LTM .

Este é particularmente o caso porque a neuromodulação foi realizada durante a codificação e a evocação de todas as palavras apresentadas durante uma lista. Nossas descobertas sugerem fortemente que nossas intervenções manipularam duas operações cognitivas distintas. Seguindo a estrutura de armazenamento duplo, levantamos a hipótese de que a modulação IPLtheta melhorou as operações WM.

No entanto, diferentemente de estudos anteriores de neuromodulação com memorandos visuoespaciais18, não acreditamos que a modulação teta do IPL tenha melhorado a capacidade da MO por si só. Se fosse esse o caso, melhorias no desempenho da memória também teriam sido observadas em alguns clusters de posição intermediária, além do cluster de recência.

Também não esperamos aumentos na função de atenção geral com a modulação teta IPL. Embora se suponha que os ritmos teta parietal facilitam a amostragem atencional38, há poucas evidências que sugiram mudanças na atenção com o arrastamento teta parietal39.

Em vez disso, propomos que a modulação teta do IPL pode ter facilitado a segregação temporal entre sucessivas representações de memória, minimizando a interferência entre elas .

Além disso, os ritmos teta também são conhecidos por facilitar a recordação mediada pelo contexto temporal, refletindo potencialmente um mecanismo neurofisiológico comum subjacente à manutenção preservada e à recuperação baseada no contexto das representações da MO. Limitações intrínsecas à capacidade de MO, não afetadas pela neuromodulação, podem restringir essas melhorias apenas às últimas palavras da lista, melhorando assim apenas o agrupamento de atualidade.

Se assim for, então esses achados podem refletir uma abordagem adicional para melhorar de forma não invasiva a função WM dentro da influente teoria do acoplamento de frequência cruzada teta-gama15, além de alterar a capacidade de memória18.

A possibilidade de que, embora a tetamodulação do IPL possa ter facilitado a manutenção e a recuperação de itens da lista posterior, ela pode não ter melhorado a transferência de informações previamente apresentadas para o LTM, pode ter contribuído ainda mais para a seletividade dos efeitos. Isto pode ser devido à presença de mecanismos de codificação distintos para os dois armazenamentos de memória, uma possibilidade apoiada por um estudo recente de estimulação magnética transcraniana (EMT)14.

Alternativamente, a transferência de representações entre os dois sistemas de memória pode envolver processos de controle executivo separados, não afetados pelo projeto atual de neuromodulação. Conseqüentemente, a modulação teta do IPL pode não ter afetado as representações de memória no cluster de primazia. Em vez disso, melhorias no efeito de primazia surgiram seletivamente com a modulação gama DLPFC.

Este protocolo pode ter melhorado seletivamente a capacidade de recuperar as representações codificadas separadamente ou transferidas para o LTM, afetando potencialmente o hipocampo e outras estruturas do lobo temporal, que também exibem simultaneamente atividade gama durante a recordação tardia. Um estudo anterior de neuromodulação, embora tenha examinado a função da memória em adultos jovens com TAC convencional de sessão única, alinha-se com esta proposta22.

Assim, embora se saiba que tanto os ritmos teta quanto os gama, e as regiões DLPFC e IPL, geralmente contribuem para o desempenho de WM e LTM, eles podem indexar processos cognitivos distintos que fundamentam seletivamente as melhorias dissociáveis ​​​​observadas no presente estudo.

Os achados do presente estudo também contribuem para o debate em torno dos modelos teóricos de recordação livre. Bases neurais segregadas de efeitos de primazia e recência têm sido um tópico calorosamente debatido em neuropsicologia com evidências conflitantes . A modulação seletiva dos efeitos de primazia e recência observada no presente estudo apoia mecanismos subjacentes distintos, de acordo com os modelos de armazenamento duplo11 e observações neuropsicológicas12,13.

No entanto, os nossos resultados, actualmente, não são incompatíveis com modelos alternativos de recordação livre. Por exemplo, uma teoria atribui efeitos de primazia à “memória de trabalho de longo prazo”, na qual as operações de armazenamento e recuperação de longo prazo apoiam a função WM contingente a estruturas de recuperação dependentes de experiência . Esta visão não é inconsistente com a hipótese acima mencionada de que a neuromodulação gama do DLPFC pode ter afetado a recuperação do LTM, embora nesta visão em serviço da WM.

Uma forma de eliminar a ambigüidade entre essas duas perspectivas é usar o método de personalização para modular a expertise45, caso em que esta teoria preveria um efeito mais forte da neuromodulação gama DLPFC na presença de estruturas de recuperação dependentes de expertise mais fortes. não projetados para explicar os efeitos de primazia, os déficits nos efeitos de primazia em adultos mais velhos foram atribuídos a processos de atenção46, que, por sua vez, estão associados à atividade gama do DLPFC47. A neuromodulação gama DLPFC pode ter aumentado ainda mais o gradiente intrínseco na eficiência dos mecanismos de codificação, com benefícios para eventos precoces em uma série . Notavelmente, o aumento da atividade gama no lobo temporal está associado a este efeito17.

Como discutido acima, a neuromodulação gama do DLPFC pode ter levado a efeitos a jusante na atividade gama nas estruturas do lobo temporal, aumentando o efeito de primazia. Se a gamaneuromodulação DLPFC afeta especificamente os processos de recuperação de LTM ou mecanismos de atenção pode ser potencialmente abordado através de uma análise granular do desempenho da memória dentro do primacycluster.

Por exemplo, a conta de recuperação LTM prevê uma mudança aditiva no desempenho da memória com o aumento da posição serial no cluster de primazia devido a benefícios semelhantes aos processos de recuperação em todas as posições seriais, enquanto a conta atencional prevê uma redução na inclinação do desempenho da memória em função da posição serial. , refletindo assim uma estabilização na atenção sustentada46.

O sucesso do protocolo de neuromodulação na manipulação seletiva do efeito de primazia será uma ferramenta poderosa para testar essas previsões concorrentes. Estudos futuros que sejam suficientemente poderosos para testar sistematicamente estas hipóteses podem eliminar a ambiguidade entre estas previsões concorrentes para refinar e reconciliar as várias teorias da recordação livre.

Este trabalho contribui para a crescente literatura que sugere potenciais benefícios clínicos para a função da memória em idosos com técnicas não invasivas7. Os protocolos usados ​​no estudo atual demonstram que a função da memória pode ser melhorada seletivamente por pelo menos 1 mês após uma intervenção de 4-dia. Esses efeitos duradouros podem surgir devido a alterações neuroplásticas48 após o bloqueio de fase dos ritmos cerebrais intrínsecos com tACS49.

Além disso, estes resultados sugerem que a diferenciação funcional, que normalmente diminui com o envelhecimento50, pode ser promovida através de neuromodulação funcionalmente específica. Os resultados do presente estudo podem motivar várias linhas de investigação para examinar mais detalhadamente seu potencial clínico. Por exemplo, estudos futuros devem examinar a generalização dessas descobertas para diferentes paradigmas cognitivos, abrangendo a função da memória em vários domínios sensoriais, e replicá-los em amostras maiores de estudos.

Além disso, precisa ser determinado como promover efeitos sustentáveis ​​que vão além da duração de 1- meses observada no estudo atual. A personalização do protocolo de neuromodulação de acordo com características anatômicas e funcionais individuais é uma abordagem possível6.

Além disso, a frequência específica dentro das faixas teta e gama, o número e a duração das sessões de modulação, o intervalo ideal entre sessões sucessivas e a interação da função cognitiva e neural basal com essas métricas podem ser sistematicamente variados para determinar os projetos de modulação mais ideais.

Além disso, além do MoCA, estudos futuros devem utilizar avaliações neuropsicológicas mais abrangentes para quantificar a função cognitiva basal e sua associação com melhorias induzidas por tACS.

Finalmente, além dos benefícios potenciais para idosos saudáveis, devem ser examinadas as implicações translacionais para pessoas com distúrbios neuropsiquiátricos e neurodegenerativos, particularmente aquelas com déficits de memória seletiva10 e em risco de demência5. Os resultados do presente estudo servem como um trampolim para a investigação dessas questões de interesse clínico.

Conteúdo on-line

Quaisquer métodos, referências adicionais, resumos de relatórios da Nature Research, dados de origem, dados estendidos, informações suplementares, agradecimentos, informações de revisão por pares; detalhes das contribuições dos autores e interesses conflitantes; e declarações de disponibilidade de dados e códigos estão disponíveis emDisponível em: https://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3.

Referências

1. Centros de Controle e Prevenção de Doenças. Tendências do envelhecimento nos Estados Unidos e no mundo. MMWR Morb. Mortal. Wkly. Representante 52, 101–104 (2003). 106.

2. Samanez-Larkin, GR & Knutson, B. Tomada de decisão no envelhecimento do cérebro: mudanças nos circuitos afetivos e motivacionais. Nat. Rev. Neurosci. 16.278–289 (2015).

3. Søraas, A. et al. Problemas de memória relatados pelo próprio 8 meses após a infecção-19por COVID. Rede JAMA. Abra 4, e2118717 (2021).

4. Rapp, PR & Amaral, DG Diferenças individuais nas consequências cognitivas e neurobiológicas do envelhecimento normal. Tendências Neurosci. 15.340–345 (1992).

5. Gauthier, S. et al. Comprometimento cognitivo leve. Lancet 367, 1262–1270 (2006).

6. Grover, S., Nguyen, JA e Reinhart, RMG Sincronizando ritmos cerebrais para melhorar a cognição. Anu. Rev. 72, 29–43 (2021).

7. Reinhart, RMG e Nguyen, JA A memória operacional foi revivida em adultos mais velhos, sincronizando circuitos cerebrais rítmicos. Nat. Neurosci. 22.820–827 (2019).

8. Cowan, N. Quais são as diferenças entre memória de longo prazo, curto prazo e memória de trabalho? Programa. Cérebro Res. 169, 323–338 (2008).

9. Parkinson, SR, Lindholm, JM & Inman, VW Uma análise das diferenças de idade na recordação imediata. J. Gerontol. 37, 425–431 (1982).

10. Sullivan, EV & Sagar, HJ Dupla dissociação de memória de curto e longo prazo para material não verbal na doença de Parkinson e amnésia global. Uma análise mais aprofundada. Cérebro 114, 893–906 (1991).

11. Atkinson, RC & Shifrin, RM Memória humana: um sistema proposto e seus processos de controle. em Psicologia da Aprendizagem e Motivação: Avanços em Pesquisa e Teoria Volume 2 (ed. Spence, KW) 89–195 (Academic Press, 1968).

12. Baddeley, AD & Warrington, EK Codificação de memória e amnésia.Neuropsychologia 11, 159–165 (1973).

13. Shallice, T. & Warrington, EK Funcionamento independente de armazenamentos de memória verbal: um estudo neuropsicológico. QJ Exp. Psicol. 22, 261–273 (1970).

14. Innocenti, I. et al. A interferência do TMS com mecanismos de primazia e recência revela codificação episódica bimodal no cérebro humano. J. Cogn. Neurosci. 25.109–116 (2013).

15. Lisman, JE & Jensen, O. Te código neural teta-gama. Neurônio 77.1002–1016 (2013).

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