前頭前部経頭蓋直流刺激は学習を全体的に向上させるが、覚醒時記憶の固定化における標的記憶再活性化の利点を選択的に増強するものではない パート 3
Mar 29, 2024
有意な被験者内因子キューイングを含む追加の比較により、電気刺激が適用されない条件(TMR-偽tDCS、およびTMRのみ; F(1, 34)= 18)における有意なキューイング効果が明らかになった。{ {8}}1、p < 0.001; 部分 n2=0.346)、ただし参加者が実際の電気刺激を受けた条件ではない (TMR 陽極左 tDCS および TMR 陽極右 tDCS; F(1,31) )=0.21,p= 0.648、部分 n2=0.007)。
科学技術の継続的な発展に伴い、電気刺激技術はますます注目を集めています。
いくつかの研究によると、電気刺激は人間の記憶に良い影響を与えます。 脳の特定の領域に微弱な電流を流すと、記憶力が大幅に向上します。 このテクノロジーは、人々が情報をよりよく学び、記憶できるようにすることで、仕事、学習、生活の効率を向上させることができます。
電気刺激は、アルツハイマー病やアルツハイマー病など、一部の記憶障害疾患の治療にも役立ちます。 さらに、負傷者にとって、電気刺激技術は損傷した神経の修復にも役立ち、記憶力や思考能力を取り戻すことができます。
したがって、電気刺激と記憶の間には積極的かつ広範な関連性があります。 このテクノロジーにより、私たちは脳の力をより有効に活用し、生活の質を向上させることができます。 電気刺激技術はまだ開発の初期段階にありますが、将来的には私たちの生活により大きな影響を与えると考えられています。 私たちは記憶力を向上させる必要があることがわかります。カンクサにはアセチルコリンや成長因子のレベルを高めるなど、神経伝達物質のバランスも調節できるため、記憶力を大幅に向上させることができます。 これらの物質は記憶と学習にとって非常に重要です。 さらに、カンクサは血流を改善し、酸素の供給を促進するため、脳に十分な栄養素とエネルギーが確実に供給され、脳の活力と持久力が向上します。
T'MR-sham tDCS と TMR のみの条件間の直接比較は、キューイング効果に有意な違いがないことを示します (F(1,34)=2.11,p= 0.156、部分 n ?=0.058)。 まとめると、これらの結果は、tDCS が刺激の側や TMR 効果に関係なく、記憶の固定に顕著な効果をもたらしたことを示唆しています。 標的化された記憶再活性化の利点（すなわち、手がかり効果）は、TMR-偽tDCSおよびTMRのみの条件でのみ観察されました。
最後に、単語ペアの感情価は主効果や相互作用効果を誘発しなかった。これは、中立記憶と否定記憶が同等に恩恵を受け、tDCS の左右性が素材の感情価と相互作用しないことを示唆している。
3.4. 長期記憶の固定化 (RT2)
同様に、遅延想起時（1 週間後）の記憶パフォーマンスは、正しく検索された学習済み単語ペアの数をパーセンテージで表して計算されました。
被験者内因子感情（中立対否定語ペア）と手がかり（手がかり対非手がかり）および被験者間因子条件（TMR-陽極左 tDCS、TMR 陽極右 tDCS、TMR-偽 tDCS、および TMR-のみ) 感情の主効果 (F(1, 64)=32.44, p < 0.001, 部分 η2=0.336) を明らかにし、中立 (平均) の再現率が向上しました。 ±標準誤差 56.31 ± 2.76%) は、負の単語ペア (44.43 ± 2.76%) よりも大きくなります。
他のすべての主効果と相互作用効果は有意ではありませんでした（すべての ps > 0.185、すべての部分 η2 < 0.072、図 5）。 条件全体の平均忘却も、RT1 よりも RT2 で著しく顕著でした (F(1, 64)=95.371, p < 0.001, 部分 η2=0.598)、および条件とテストの間の相互作用セッションは有意ではありませんでした (F(3, 64)=0.245、p=0.865、部分 η2=0.011)。
4。討議
本研究では、最初に、覚醒休息中に聴覚リマインダー（つまり、TMR手順）を提供すると、対象項目の記憶の定着が促進されるという仮説をテストしました。
我々の結果は、聴覚リマインダーの重要な利点を確認していますが、それはTMRのみおよびTMR擬似tDCS条件でのみです。 それは効果的な電気刺激がない場合です。 第二に、DLPFC の電気刺激により単語ペアの保持が改善され、TMR 効果が強化されるという仮説を立てました。
私たちの結果はこれらの予測を部分的に満たしました。 実際、TMR 陽極左および TMR 陽極右 tDCS 条件では、刺激なしおよび偽刺激条件よりも想起が著しく良好であり、記憶の固定に対する tDCS の有益な効果が確認されましたが、この効果は、TMR 手順に関係なく、すべての学習項目に一般化されました。つまり、tDCS が記憶に対する TMR の選択的増強効果を増強するという仮説に反します。
最後に、右側の DLPFC の陰極抑制性刺激と関連した右側の DLPFC の陽極性興奮性刺激は、否定的な単語のペアに対する TMR の利点を強化し、最終的には中立的な手がかりの単語のペアよりも否定的な手がかりの単語のペアに対してより大きな利点をもたらすという仮説を検証しました。結果は極性を証明しませんでした。負の記憶の固定化に対する半球の影響に依存する。
4.1. 記憶の定着における聴覚的合図の利点
上で述べたように、TMR のみ tDCS 条件および TMR 偽 tDCS 条件では、非キュー単語ペアと比較して、キュー単語の選択的記憶増強が見られましたが、この効果は、TMR アノード左 tDCS 条件と TMR アノード右 tDCS 条件の両方で完全に消失しました。 。 これらの結果は、ターゲット項目をメモリに統合するための TMR の利点についての主要な仮説を部分的に裏付けています。
しかし、TMR-アノード左およびTMR-アノード右tDCS条件の両方にキューイングの利点が存在しないという事実は、TMRの選択的効果がtDCSの全体的効果によって影が薄れていることを示唆している。
実際、両方の tDCS 条件において、刺激直後の想起課題 (RT1) では、手がかりのあるアイテムと手がかりのないアイテムの両方について忘却は観察されませんでしたが、TMR のみおよび TMR 擬似 tDCS 条件では、手がかりのあるアイテムよりも手がかりのないアイテムのほうが忘却が顕著でした。 したがって、キューイングの利点は、おそらくTMRの利点を覆い隠すより良い全体的な記憶保持により、効果のないtDCS条件が廃止された可能性があります。
これらの結果の解釈における制限要因は、参加者と対話している実験者が DCS 刺激パラメータ (側方性と偽/実際) を知らないことを確認したにもかかわらず、参加者に彼らの感覚と実験的であると考えたことについて説明しなかったことです。さまざまな要因がTMRの有効性を決定する可能性があることはすでに示されています。
例えば、覚醒中の聴覚合図は、報酬価値の低い空間刺激を忘却から救い出すのに主に有益であることが判明したが、報酬価値の高い刺激には影響を及ぼさなかった[26]。 この後者の研究では、低報酬値刺激は、TMR介入前の高報酬値項目よりも低い学習精度も示し、これは、学習レベルが中程度である場合、覚醒中のTMRが主に効果的であることを示唆しています。
同様に、睡眠中に物体の位置を記憶する聴覚的合図の利点は、介入前にまだ精度が高くなかった項目についてのみ見出された[67]。 したがって、他の研究が覚醒中のTMRの中程度の利点さえ証明できなかった理由は、最初に高いエンコードレベルによって説明される可能性があります。
それにもかかわらず、私たちの現在の研究では、ネガティブな項目はニュートラルな項目よりも学習効率が低く、学習された刺激の感情価の主効果または相互作用効果がなかったため、依然としてTMRまたはtDCSからより多くの恩恵を受けることはありませんでした。私たちの研究では 75% 以上の精度で学習されましたが、この初期の差が TMR または tDCS の差動効果を引き起こすには不十分だったのかもしれません。
4.2. メモリ統合に対する tDCS の効果
予想どおり、DLPFC の電気刺激 (TMR 陽極左 tDCS および TMR 陽極右 tDCS) は、TMR のみおよび TMR 偽 tDCS 条件と比較して、大幅に優れた再現性能をもたらしました。
したがって、学習後の覚醒状態の安静時に、左または右の DLPFC に 20 分間直流刺激を与えると、宣言的な言語内容の記憶の定着を高めることができます。 これらの結果は、覚醒中に左 DLPFC を超える tDCS がエピソード記憶を強化し、さらなる忘却を減少させるという報告と一致します [43,44,68]。
特に、トレーニング後の中断されていない覚醒中にコード化した後のDLPFCの電気刺激は、高齢者の言語エピソード記憶に有益であることが判明した[43]。 しかし、矛盾していることに、Kirovら[69]は、学習後20分に適用した経頭蓋低速(0.75 Hz)振動刺激(tSOS)は、内因性EEG低速振動や内因性EEG低速振動を増加させたものの、陳述記憶の保持を改善しなかったということを発見した。シータ活動。
ただし、方法論的な違い (電極サイズとモンタージュ) と研究デザイン (学習後の電気刺激を 20 分遅らせた) によって、これらの矛盾が説明される可能性があります。 私たちの研究では、TMR手順によって引き起こされた記憶の再活性化が、tDCS後の記憶の利点に寄与した可能性があります。 TMR 手順により記憶トレースの活性化が回復したため、脳への電気刺激により、固定化または再固定化のプロセスを通じて記憶が安定化した可能性があります。
したがって、Javadi と Cheng [70] は、統合期間中に左 DLPFC を陽極刺激すると記憶性能が向上するが、それは新旧認識タスクを使用した刺激中に記憶トレースが再活性化された場合に限られることを発見しました。
まとめると、これらの結果は、記憶の再活性化手順と電気的脳刺激の組み合わせが、記憶の固定を強化する有望な方法であることを指摘しています。tDCS が、学習後の安静状態中に適用された場合に記憶の固定を向上させる正確なメカニズムは、たとえ知識が増えたとしても、まだ不明です。皮質興奮性に対する tDCS の影響 [71,72]。
神経生理学的研究では、陽極 tDCS が皮質の興奮性を誘導し、NMDA 受容体の可塑性を高めることが示されました [71,73-75]。 記憶形成は、シナプスのタグ付けや長期増強などのシナプス強度の変化に依存することも知られています[76]。
したがって、DLPFC に対する tDCS の利点は、主に前頭前野内のシナプス可塑性プロセスの直接調節に由来しており、それ自体が記憶の再構成を促進し、最終的には想起精度の向上につながる可能性があります。 第二に、上で述べたように、記憶固定プロセスは学習関連の神経活動のオフライン再活性化に依存していると考えられています[3-5]。 海馬と新皮質領域の間の対話を通じた宣言的海馬依存記憶の再活性化は、おそらく睡眠中[2]と同様、覚醒中[23]の遅い振動活動によって媒介されている可能性があります。
経頭蓋 DCS に関連した前頭前野の興奮性の増加も、遠隔記憶関連領域とのつながりを促進する可能性があります。 たとえば、一次運動野上の陽極tDCSは、皮質視床下領域との機能的結合を効率的に高めることが示されている[77]。同様に、学習前の左後頭頂皮質上のシータ周波数変調振動性陽極tDCS[42]は、その後のパフォーマンスを向上させた。
今回の場合、前頭前野内の脳の興奮性が高まると海馬野とのつながりが高まり、それによって記憶痕跡が再活性化される可能性が高まるのではないかと推測できる。 しかし、一次運動野など、これらのプロセスに関与すると想定されていない領域を刺激する制御条件が研究に含まれていなかったため、DLPFCの具体的な関与を確認することはできません。
DLPFC の学習と記憶における半球の特殊化については、文献で議論されています。 左側の DLPFC は主にエンコードをサポートし、右側の DLPFC は主に検索をサポートする [78]、または左側の DLPFC は言語マテリアルの統合をサポートし、右側の DLPFC は非言語マテリアルを処理する [79] ことが提案されています。
私たちの結果は、統合エピソード中の DLPFC 上の tDCS が口頭での宣言的な内容の記憶に利益をもたらすという考えを裏付けていますが、行動の結果に対する tDCSpolarity の影響は見つかりませんでした。 同様に、以前の研究では、DLPFC の非対称的な関与に関して対照的な結果が得られました。 上で述べたように、Sandrini et al。 [68] は、左側の DLPFC に対する 15 分間の tDCS が言葉の内容の想起を改善することを示しました。
いくつかの研究は、記憶の統合における左 DLPFC の特殊化という提案も支持しています [37,38,68,70]。 それにもかかわらず、エピソード記憶の再活性化と固定化における右 DLPFC の関与は、fMRI 研究 [29] で証明されており、学習の状況に関連する匂いに再曝露した後、右外側前頭前野の活動が増加しました。
同様に、記憶再活性化後に同じ領域に適用される 1 Hz の反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS) は、エピソード記憶の保持を改善することが判明しました [80]。
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