反復的な神経調節を伴う高齢者の作業記憶と長期記憶における長期的かつ解離性の改善パート 1
Jan 12, 2024
高齢者の記憶力を保護または強化する技術の開発は、橋渡し医療の永続的な目標です。
年齢が上がるにつれて、高齢者の記憶力は徐々に低下しますが、これもアルツハイマー病の症状の1つです。 しかし、現代の科学研究は、高齢者の記憶力はいくつかの方法で訓練され、改善され、非常に良い結果が得られることを示しています。
まず、高齢者は前向きな姿勢を維持し、健康を維持する必要があります。 心身の状態が記憶力に大きく影響するからです。 高齢者がいつも記憶力が悪いと嘆いていると、このネガティブな心理によって記憶力が急激に低下してしまいます。 したがって、私たちは適時に精神を調整し、リラックスして幸せにし、体を健康で活動的に保つ必要があります。
さらに、良い生活習慣も記憶力の向上に非常に役立ちます。 十分な睡眠、正しい食事、適度な活動、十分な休息はすべて有益です。 これらの習慣により、私たちの体は十分な休息をとり、適度な体力を維持できるため、記憶力を効果的に使用することができます。
さらに、高齢者はいくつかの記憶訓練方法を通じて記憶力を向上させることができます。 これらの方法には、記憶の固定化、連想の作成、記憶のつながりの強化などが含まれており、これらはすべて記憶を継続的に使用することで記憶力を向上させます。 たとえば、記憶カードや記憶宮殿などの記憶力や記憶探索能力を練習したり、記憶力の練習を毎日行うと、記憶力の向上に役立ちます。
つまり、高齢者は、良い生活習慣と記憶力トレーニングを通じて、活動的な状態を維持し、記憶力を向上させることができます。 高齢者が自信を持って一生懸命働き続ける限り、間違いなく良好な記憶力を維持し、質の高い生活を満喫することができます。 私たちは記憶力を向上させる必要があることが分かります。カンクサは多くのユニークな効果を持つ伝統的な漢方薬素材であり、そのうちの 1 つは記憶力の向上であるため、カンクサは記憶力を大幅に向上させることができます。 ひき肉の効能は、酸、多糖類、フラボノイドなどを含む、ひき肉に含まれるさまざまな有効成分によってもたらされます。これらの成分は、さまざまな方法で脳の健康を促進します。
ここでは、65歳から88-歳の人々の聴覚言語作業記憶と長期記憶を選択的かつ持続的に強化するための反復的（4-日）経頭蓋交流刺激（tACS）プロトコルについて説明します。
頭頂葉皮質における同期低周波活動の調節（高周波活動の調節ではない）は、介入後3日目、4日目および1か月後の作業記憶を優先的に改善したのに対し、頭頂葉皮質における同期高周波活動の調節は低周波活動の調節ではなく、低周波活動の調節ではなかった。前頭前皮質は、介入後 2 ～ 4 日目および 1 か月後に長期記憶を優先的に改善しました。
4 日間にわたる記憶力の向上率から、1 か月後の記憶力の向上の大きさが予測されました。
ベースラインの認知機能が低い人は、より大きく持続的な記憶力の向上を経験しました。 我々の発見は、記憶特有の皮質回路の空間スペクトルパラメータに基づいた反復的かつ高度に焦点化された神経調節を使用して、老化した脳の可塑性を選択的かつ持続的に利用できることを実証している。
世界人口の急速な高齢化により、世界は多くの課題に直面しています。 年齢層の変化は、個人的、社会的、医療的、経済的コストに相当な負担をもたらします1。
加齢によって引き起こされるコストに寄与する重要な要因は、経済的な意思決定や言語の理解など、日常生活活動に不可欠な基本的な記憶システムの障害です。 最新の報告では、現在進行中のコロナウイルス感染症 2019(COVID-19) のパンデミックにより、このような障害が発生する可能性が高まっていることが示唆されています3。
さらに、加齢による記憶力の低下には個人によってかなりのばらつきがあり4、低下の加速はその後のアルツハイマー病やその他の認知症を予測する可能性があります5。
神経科学の大幅な進歩により、記憶能力を支える脳の回路とネットワークが特定され、認知回路のリズミカルな活動が情報処理の調整に重要である可能性があることが研究によって示唆されています。
今必要とされているのは、健康な老化のモデルにヒントを得て、神経回路のリズミカルな活動を非侵襲的に分離および増強し、迅速かつ持続可能な方法で高齢者の記憶機能を保護または強化できるかどうかを判断する技術です6,7。
高齢者の記憶機能を改善する際の課題は、記憶機能が単一の認知メカニズムによって具体化されない可能性があることです。 これまでの研究では、情報の短期間の維持には容量制限のある作業メモリ (WM) ストア、情報の持続的な維持には無制限の長期メモリ (LTM) ストアが特徴付けられました。
このデュアルストアの枠組み内で、これまでの研究では、古典的な即時フリーリコールパラダイムを使用して、老化に伴うWMおよびLTM機能の同時欠損9と選択的欠損10の両方を特定し、これらのストアをそれぞれ標準的な最新効果と優先効果と関連付けました11。
神経心理学の研究は、初発性と最新効果の異なる解剖学的および機能的基質、および対応する WM および LTM ストアについて長い間示唆してきました 11-13。
背外側前頭前野（DLPFC）と下頭頂小葉（IPL）の寄与の違いが示唆されている14。 しかし、これらの領域の異なるリズム機構が自由想起中の異なる記憶プロセスに影響を与えるかどうかは不明です。
空間的に異なる脳領域における独特のリズム機構が特定できれば、高齢者の記憶機能を選択的に改善するための高解像度経頭蓋交流刺激（HD-tACS）などの技術を使用して、これらの脳リズムを独立して非侵襲的に操作できるようになります。
シータとガンマの周波数範囲でのリズミカルな活動は、特に自由想起中に WM15 と LTM16 の両方の機能に寄与すると考えられています 17。 しかし、記憶力を向上させるためにこれらのリズムを調節するというこれまでの試みでは、一貫性のない結果が得られました。
頭頂部シータリズムの調節によるWMの改善の示唆18がいくつかあるが、前頭領域のシータリズム7,19と頭頂部20および前頭21領域のガンマリズムの変更は矛盾した結果をもたらした。
同様に、前頭ガンマ tACS は以前に LTM の改善を示唆しました 22,23 が、前頭シータ 24,25 や頭頂葉シータ 26 変調などの他の空間スペクトルの組み合わせはさまざまな効果を示しています。
さらに、内側頭頂皮質におけるガンマリズムの調節は、LTM27 にある程度の利点を示していますが、外側頭頂皮質におけるこれらのリズムの関与に関する因果関係の証拠はほとんどありません。
さらに、この証拠の多くは、視空間記憶をターゲットとしたパラダイムと、電流フローモデルによって誘導される HD-tACS などの技術よりも空間分解能とターゲットエンゲージメントが劣る従来の tACS を使用した、若年成人を対象とした研究から得られています。
したがって、特に高齢者の場合、神経調節の位置と頻度のどの具体的な組み合わせが、WM および LTM 機能を選択的に改善するのに有効であるかは不明である。
証拠のバランスに基づいて、我々は、IPLにおけるシータリズムの調節が聴覚・言語性WM機能（最新性効果）を改善するのに対し、DLPFCにおけるガンマリズムの調節は高齢者の聴覚・言語性LTM機能（初等性効果）を改善するという仮説を検証した。 （実験１）。
これらのリズムを調整するために、電流の流れを改善するために、電流モデルに基づいて 9 個の 12- mm リング電極 (8×1 tACS) の最適なソースシンク構成を備えた tACS を適用しました 28。
さらに、数日間にわたって繰り返し神経調節を行うことで長期的な効果を誘発することを目指し、介入後最大 1 か月の記憶能力をテストしました。 さらに、私たちは個人差の影響を調べ4、一般的な認知能力が低い高齢者が神経調節からより多くの恩恵を受けるかどうかをテストしました。
私たちの仮説の位置特異性と周波数特異性を確認し、現場での矛盾する発見に対処するために、2 つの領域のエントレインメント周波数を切り替えて、IPL およびシータエントレインメントにおけるガンマエントレインメントの影響を調べる 2 番目の実験 (実験 2) を実行しました。 DLPFC の onmemory 関数内。
主要な結果の再現性を明確にテストするために、実験 1 と同様の 3 番目の実験 (実験 3) を実行し、参加者の独立したサンプルにおける DLPFC のガンマ変調と IPL のシータ変調の効果を調べました。
これら 3 つの実験を通じて、我々は、基礎となる解剖学的および機能的基質の異なる空間スペクトル特性に応じた 2 つの記憶貯蔵における二重解離の証拠を探し、その結果、高齢者の記憶機能の選択的かつ長期的な改善の証拠を求めました。
結果
我々は、高齢者の記憶機能を対象とした2つの偽対照実験と、主要な所見の再現性をテストする追加の実験からなるランダム化二重盲検研究を実施した。 実験 1 では、60 人の参加者 (表 1) が 3 つのグループ (偽、DLPFC ガンマ、および IPL シータ、図 1) にランダムに割り当てられました。
私たちは、各参加者が割り当てられたグループに従って 8×1 tACS を連続 4 日間毎日 20 分間受ける反復神経調節プロトコルを使用しました。ガンマ周波数 8×1 tACS は 60Hz で投与されましたが、シータ周波数 8×1 tACS は 4Hz で投与されました、これらの頻度でより強い利点を示唆する以前の研究に続き、18,22。毎日、参加者は自由想起タスクを 5 回実行しました。
各実行で、彼らは 20 単語のリストをエンコードし、リストの提示の最後にその単語をすぐに思い出すように求められました。 神経調節は、機能特異性を高めるために 5 つのリストすべてのエンコードとリコールの全期間を通じて実行され 29、この手順には約 20 分かかりました (方法)。
提示された単語の連続位置の関数として、5 回の実行にわたる記憶パフォーマンスを調べました。 これにより、LTM と WM の変化を個別に分離し、デュアルストア モデルに従った優先性と最新性のシリアル ポジション カーブ効果によって指標付けされるようになりました 11。
これらのオンライン評価に加えて、オフライン、ベースライン、介入後 1 か月後の記憶パフォーマンスも評価しました。 また、モントリオール認知評価 (MoCA)30 を使用して定量化された一般的な認知機能と、老年うつ病スケール (GDS)31 を使用して評価されたうつ病の症状をベースラインで測定しました。
実験 2 は、実験 1 の効果の周波数特異性をテストするための対照として機能しました。ここでは、2 つの関心領域の間で神経調節周波数を切り替えました。
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