左頭頂皮質へのシータ周波数での経頭蓋交流刺激は、連想的であるが知覚的ではない記憶符号化を損なう

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概要

シータ範囲（4〜8 Hz）の神経振動は、連想の根底にあると考えられていますメモリー機能海馬-皮質ネットワークで。 動物と動物におけるシータ振動の役割を支持する十分な証拠がありますが人間の記憶、ほとんどの証拠は相関関係にあります。 非侵襲的脳刺激（NIBS）を使用して、皮質振動活動を調節し、脳活動に影響を与え、強力で信頼性の高い皮質-海馬機能接続を通じて、海馬などのより深い脳領域を調節することができます。 左頭頂葉に6Hzで焦点経頭蓋交流刺激（tACS）を適用して、推定皮質海馬ネットワークの脳活動を調節し、連想記憶エンコーディングに影響を与えました。 エンコードと脳刺激の後、参加者は連想記憶そして知覚認識タスク。 結果は、シータtACSが大幅に減少したことを示しました連想記憶パフォーマンスが、知覚記憶のパフォーマンスに影響を与えませんでした。 これらの結果は、壁側シータtACSが知覚処理とは別に連想処理を変調し、シータ振動が皮質海馬ネットワークと連想エンコーディングに関係しているという仮説をさらに実証することを示しています。

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1はじめに

連想メモリ一般的に次のように定義されますメモリシステムこれは、最初は無関係なアイテム間の関係を構築します（Suzuki、2008; Tulving、1984）。 アソシエーションを形成する機能は、エピソード記憶機能（Kahana、Howard、＆Polyn、2008）、そして特定のイベントの詳細を思い出し、日常のタスクや相互作用に必要な抽象的な情報を思い出すことができます（Herweg、Solomon、＆Kahana、2020）。 連想記憶の根底にある神経メカニズムの研究は、伝統的に海馬と広範な脳ネットワークにおけるその中心的な役割に焦点を当ててきました。 連想記憶の迅速で柔軟な性質を考えると、神経伝達のための動的なメカニズムが必要です。 この点で、神経振動リズムは、認知プロセスに同時に関与しているニューロン集団間のコミュニケーションに寄与すると考えられているため、特に興味深いものです（Buzs´ Aki＆Draguhn、2004; Wang、2010）。 特に、シータ範囲（4〜8 Hz）の振動活動は、動物と人間の認知において広く研究されています（Buzs´ aki、2002; Jacobs、2014; Meador et al。、1991; Lisman＆Jensen、2013; Maurer et al。、2015; Sauseng、Griesmayr、Freunberger、＆Klimesch、2010）、空間ナビゲーションおよび連想記憶処理中に海馬機能に不可欠な役割を果たすと仮定されているため（Buzs´ aki、2002; Skin、Kilianski、＆McNaughton 、2019; Wallenstein、Hasselmo、およびEichenbaum、1998）。 記憶エンコーディングの成功は、海馬領域でのシータパワーの増加に依存しているようです（Burke et al。、2013; Khader、Jost、Ranganath、＆R¨Osler、2010）が、その後正常に記憶されたアイテムのシータパワーの減少も観察された（Crespo-Garcíaetal。、2016; Fellner et al。、2016; Lega、Jacobs、＆Kahana、2012）。

Alyssa Meng a、Max Kaiser a、Tom A. de Graaf a、b、FelixDückera、b、Alexander T. Sack a、b、Peter De Weerd a、b、Vincent van de Ven a、b、*

マーストリヒト大学心理神経科学部認知神経科学科、PO Box 616、6200 MDマーストリヒト、オランダbマーストリヒト脳イメージングセンター（MBIC）、マーストリヒト大学、PO Box 616、6200 MDマーストリヒト、オランダ

特に人間の連想記憶における海馬の振動メカニズムの研究は、脳の奥深くにあるため、神経活動の直接的な非侵襲的測定が不可能であるため、困難な場合があります。 さらに、振動の測定は、原因となる寄与の評価を常に可能にするわけではありません。これには、理想的には、対象の神経メカニズムの直接的な実験的操作が含まれます。 このような操作は、皮質および皮質下の記憶効果を調査するために局所（すなわち、皮質）およびネットワークの機能的接続性を利用することにより、非侵襲的脳刺激（NIBS）で達成することができます。 最近の経頭蓋磁気刺激法（TMS）の研究では、皮質刺激が海馬-皮質ネットワーク内の活動と接続性を変化させ、それが記憶能力の向上につながる可能性があることが示されました（Hermiller、VanHaerents、Raij、＆Voss、2019; Tambini、Nee 、＆​​D'Esposito、2018; Wang et al。、2014）。 ここで、実験的に誘発された皮質活動の変化は、デフォルトの機能的接続を介してより遠隔地に広がる可能性があります（Kim、Ekstrom、およびTandon、2016年）。 特に、外側頭頂葉は海馬に強力かつ確実に機能的に接続されています（Buckner、Andrews-Hanna、＆Schacter、2008; van de Ven、Wingen、Kuypers、Ramaekers、＆Formisano、2013; Vincent et al。、2006）。 頭頂葉の刺激の容易さは、これらの領域での経頭蓋刺激による限られた不快感と相まって、この領域を連想記憶のネットワークベースの神経調節の重要な標的にします。

別のNIBS技術である経頭蓋交流刺激（tACS）により、所定の外因性周波数を介した神経ネットワークの変調が可能になります（Abellaneda-P´erez et al。、2020; Cabral Calderin et al。、2016; Helfrich et al。、2014 ; Reed＆Kadosh、2018; Vos sen、Gross、＆That、2015; Vosskuhl、Huster、＆Herrmann、2016; Herrmann et al。、2013）。 同時のtACS-fMRI研究は、tACSが頭皮の刺激位置から遠位の皮質および皮質下領域の神経活動と領域間接続を調節することを示しています（B¨Eichingeret al。、2017; Cabral-Calderin et al。、2016; Vosskuhl et al。、2016; Abellaneda-Perez et al。、2020）。 最近の研究の結果は、tACSを使用して海馬-皮質ネットワークの活動を調節できることを示唆しています。 Abellaneda-P´erezetal。 （2020）参加者が安静時またはNバックワーキングメモリタスクを実行している間にfMRIスキャンを受けている間、背外側前頭前野にtheta-tACSを投与しました。 直流刺激（tDCS）と比較して、tACSは、安静時およびNバック課題中に、海馬および下頭頂小葉を含む複数のデフォルトモードネットワーク領域の活動を増加させました。 これらの発見はさらに、皮質領域の非侵襲的脳刺激を使用して、ネットワーク接続を介して海馬の活動を調節できることを示しています。

現在まで、tACSは、限られた数の研究でのみ連想記憶の振動メカニズムを具体的に研究するために使用されてきました。 ある研究（Lang、Gan、Alrazi、およびMonchi、2019）では、参加者は紡錘状領域で高解像度シータtACS（または陽極tDCSまたは偽刺激）を受けながら、任意の顔とシーンのペア間の関連をエンコードしました。連想記憶テストを完了しました。 結果は、エンコード中のシータtACSが、tDCSまたは偽物と比較して連想メモリのパフォーマンスを向上させることを示しました。 ただし、tACSはルアーアイテムの正しい拒否も改善しました。これは、より一般的な認知強化効果を示唆しています。 以前の研究では、作業記憶手順中（Lee et al。、2005; Raghavachari et al。、2006; Sauseng、Griesmayr、Freunberger、＆Klimesch、2010）および知覚中のヒトおよび動物の前頭前野および感覚皮質におけるシータ振動活動が報告されました。処理（Helfrich、Fiebelkorn、Szczepanski、Lin、Parvizi、Knight、およびKastner、2018; Landau、Schreyer、Van Pelt、およびFries、2015; Somer、Allen、Brooks、Buttrill、およびJavadi、2020）。連想記憶パフォーマンスへのさまざまな認知プロセス。 実際、いくつかの研究では、頭頂葉（Jauˇsovec＆Jauˇsovec、2014）または前頭前野（Alekseichuk、Turi、de Lara、Antal、＆Paulus、2016; Abellaneda-Perez et al。、2020）にシータtACSを投与した後のワーキングメモリパフォーマンスの向上が報告されています。 ; Reinhart and Nguyen、2019）、tACSによって誘発された6 Hzでの前頭前野の領域間非同期化により、作業記憶のパフォーマンスが低下しました（Alekseichuk、Pabel、Antal、およびPaulus、2017）。 ただし、連想記憶エンコーディング中に左前頭前野にシータtACSを投与した別の研究では、若い健康な参加者の記憶能力は変化しませんでした（Klink、Peter、Wyss、およびKl¨Oppel、2020）。

要約すると、連想記憶に対する非侵襲的シータ刺激の所見は決定的ではありません。 理解を深めるには、いくつかの要因に対処する必要があります。 まず、海馬-皮質ネットワークに強く接続されている皮質領域に適用すると、連想記憶に対するシータ刺激の効果が強化される可能性があります。 最近のTMS研究に基づくと、頭頂葉はtACS投与の良い候補である可能性があります。 ただし、連想記憶処理を選択的に変更するために頭頂皮質にシータtACSを直接適用することはまだ報告されていません。 第二に、連想記憶に対するシータ刺激の特異性は、非連想認知機能が調節されていないことを必要とします。 これは、頭頂皮質が連想記憶および知覚処理において役割を果たすことを考えると、特に関連性があります（Cabeza et al。、2011; Culham＆Kanwisher、2001; Gottlieb、2007）。 したがって、頭頂葉シータtACSは、感覚または注意の符号化を調節することによって間接的に連想処理を調節することができ、次に、知覚認識などの連想および非連想記憶のパフォーマンスを調節することができます。 連想記憶におけるシータ振動活動の機能的特異性をサポートするには、知覚記憶への影響がない場合、連想記憶へのシータtACS効果が必要になります。

現在の研究では、参加者が顔とシーンのペアリングタスクをエンコードしている間、被験者内の偽制御設計で左頭頂葉に6Hzで焦点tACSを投与しました。 エンコードフェーズとtACSの後、参加者は、アイテムのペアリング（つまり、連想メモリ）とアイテムのアイデンティティ（つまり、知覚メモリ）に関する知識を測定する2つのメモリテストを完了しました。 我々は、偽刺激と比較して、壁側シータtACSが連想的記憶能力に影響を与えるが、知覚的記憶能力には影響を及ぼさないと仮定した。

2.方法

2.1。 参加者

マーストリヒト大学の学術環境から、オンライン求人システムを介して、20人の健康なボランティア（平均年齢[SD] =21 .68歳[2.84]、女性12人）を募集しました。 すべての参加者は、適格性、健康上のリスク、および副作用について、非侵襲的脳刺激スクリーニングフォームを使用して事前にスクリーニングされました。 スクリーニング段階でNIBSの禁忌を報告した潜在的な参加者は除外されました。 すべての参加者は、参加前に書面によるインフォームドコンセントを行いました。 この研究は、マーストリヒト大学の心理学および神経科学部（FPN）の心理学および神経科学の倫理審査委員会（ERCPN）によって承認されました。 参加者の安全と快適さは、刺激による悪影響を捕らえるために、脳の刺激を通して監視されました。 参加者には、ギフト券またはコースクレジットが支払われました。

2.2。 タスク手順

参加者は、PsychoPy（（Peirce et al.2019））でプログラムされた視覚的連想記憶タスク「顔とシーンタスク」（FAST; Lang et al、2 0 19）を完了しました。 タスクは、エンコードとテストフェーズで構成されていました。 タスクのエンコード段階で、参加者にはニュートラルな顔と自然なシーンで構成される画像ペアが提示されました。 すべての民族と年齢の中立的な顔は、シカゴの顔データベース（CFDバージョン2.0.3; Ma、Correll、およびWittenbrink、2015年）から収集されました。 顔には、ピアスやタトゥーなどの簡単に区別できる特徴がありませんでした。 すべてのシーン画像は、オンライン画像データベースから取得されました。

各試行で、参加者は、画面の左側に表示されたニュートラルな顔と、画面の右側に表示されたシーンで構成される1組の画像を見ました。 提示された画像の人物が対応する遺伝子をどのように評価するかを示す必要がありました。参加者は、画像ペアの下のスケーリングされたスライダー（範囲-3から3）として視覚化された評価スケールを介して判断を下すように指示されました。参加者が積極的にエンコードしていることを確認します（図1）。 画像ペアは、ボタンが押されるまで表示され、セルフペースのエンコードが可能でしたが、上限は8秒でした。

各顔とシーンのペアの後には、100ミリ秒の刺激間間隔が続き、その間に固定クロスが提示されました。 エンコードフェーズは、合計45の顔とシーンのペアで構成され、9つの画像ペアの5つのブロックに分割されました。 各ブロックは5秒間隔で区切られていました。

図1。 エンコードおよび取得フェーズ。 エンコードフェーズ（A）中に、参加者は顔のシーンのペアを見て、その人がシーンを評価したとどの程度肯定的または否定的に考えているかを示しました。 記憶テストフェーズ（B）中に、参加者は顔とシーンのペアを見て、アイテムが以前にペアとして見られたか（〜1：一緒に見られた）、異なるペアのアイテムとして見られたか（〜2：見られたが一緒ではなかったか）を示さなければなりませんでした"）、または以前はまったく見られなかった（" 3：見られなかった "）。参加者は、各顔のシーンのペアをエンコードおよび評価するために8秒与えられました。各顔のシーンのペアの後に100ミリ秒の刺激が続きました。検索フェーズで、参加者は応答するための無制限の時間を与えられました。各顔シーン検索ペアの後に100ミリ秒の刺激が続きました。

各参加者は、このタスクの2つのバージョンを実行しました。これらのバージョンは、デザインは同じですが、顔とシーンの画像の重複しないセットを使用していました。 各エンコーディングタスクは、6Hzまたは偽のtACS刺激中に提示されました。 参加者にタスクを理解してもらうために、実験条件の前に15の新規ペアの要約版がトレーニングとして提供され、各バージョンの最初に標準化された指示が提示されました。

エンコーディングタスクに続いて、参加者は、短期記憶の最近の影響を減らし、起こりうる刺激の後遺症を最小限に抑えるために、注意散漫タスクとしてビデオゲームを5分間完了しました。 このタスクは、手間のかかるリハーサルを防ぐのに十分なほど魅力的であると考えられています。

気晴らしのタスクの後、参加者は、連想的で知覚的な認識タスクを含む記憶テストフェーズを完了しました。 連想認識タスクでは、参加者は、1）エンコード中に見られた元の顔とシーンのペア、2）以前に見られたが異なるエンコードのペアから取得された顔とシーンのペア、または3）新しい画像のペアのいずれかの45のプレゼンテーションを見ました。以前はエンコード中に見られませんでした。 参加者は、それぞれ「1」、「2」、「3」のキーを使用して、「一緒に見た」、「一緒に見たが一緒ではなかった」、「見たことがない」のいずれかを示すように求められました。 参加者は、利き手でキーボード応答を行うように求められました。 時間制限はありませんでした。

連想検索ブロックは、一連の新規または以前に見た画像が200ミリ秒間提示された後、参加者に画像を認識したかどうかを尋ねる知覚認識タスクと混合されました（はい/いいえの応答;図2）。 ブロックごとに、参加者は9つの連想検索画像ペアに回答し、次に9つの知覚認識画像に回答しました。 ブロックはABAB形式で交互に表示されます。

tACS条件の順序は、参加者間で釣り合いが取れていました。 参加者は、テストを開始する前に、固定された顎当てで頭を休ませました。 実験は、電極を取り付けるために必要な時間を含めて、参加者1人あたり約90分続きました。 各参加者は、2つの刺激期間の間に約30分を置いて、同じ日に偽刺激条件とシータ刺激条件を経験しました。

2.3。 tACSパラメータ

tACSは、neuroConn DC-STIMULATOR TESデバイスを使用して、焦点刺激用の同心電極セットアップを使用して適用されました。これには、外側電極（直径11 cm、図3A）の内側に配置された内側円形電極（直径3 cm）が含まれます。 この設定は、以前は認知タスク中の焦点刺激に使用されていました（Bortoletto、Rodella、Salva-dor、Miranda、およびMiniussi、2 0 16; Gbadeyan、Steinhauser、McMahon、＆Meinzer、2016; Schuhmann et al、2019） 。 同心円状のセットアップの中心は、10–20 EEG電極位置決めシステムによって識別される頭皮の位置P3の上に配置されました。これは、このサイトが海馬ネットワークと広範囲に接続していることが示されているためです（Freedberg et al。、2019; Hermiller et al 。、2019; Wang et al。、2014）。 SimNIBSソフトウェアを使用して、P3で投与した場合の同心セットアップの電界の広がりをシミュレートしました。 シミュレーション結果は、中心電極の下に最大電界強度（99.9パーセンタイルで0.296 V / m）の焦点があり、外輪電極に向かって減少する電界を示しました（図3B）。 視覚的な比較のために、図3Cは、43人の参加者による安静時機能的磁気共鳴画像法（rs-fMRI）研究からの海馬-皮質接続のTマップを示しています（Tambini et al。、2018;から取得）。海馬の接続性が高い左頭頂部は、刺激位置と重なっています。

参加者ごとに、EEGキャップ（www.easycap.de;電極を取り付けていない）を使用して、それぞれの10〜20個のEEG電極位置決めシステムによって定義される解剖学的マーカー間の中央および横方向の距離によってP3の位置をマークしました。参加者の頭。 標準的な手順に従ってキャップを頭の中央に置き、化粧品の肌に優しい鉛筆を使用して頭皮にマークを付けました。 各参加者は、電極を取り付ける前に、頭皮の擦過傷、炎症、または小さな傷について検査されました。 刺激の場所またはその近くに皮膚の異常がある参加者は、電極を配置する前に実験から除外されました。 導電性接着剤ペーストを使用して、電極と頭皮の間の導電性を各参加者の10kΩ未満に最適化しました。 2つの電極のそれぞれのペーストが接続されていないことを確認しました。 接着剤ペーストのため、実験を通して電極を所定の位置に保持するためにヘッドバンドやストラップは必要ありませんでした。

シータ状態。 刺激の周波数は、2mA（ピークツーピーク）の強度で5400サイクル（15分×60秒×6Hz）で6Hzに設定されました。 参加者は、刺激が許容できるかどうかを判断するために、短い刺激セッションでtACSの感覚に精通していました。 1人の参加者は不快感を示し、この参加者の刺激強度は1.8mAに減少しました。 実験中、刺激は、エンコーディングタスクの5分前から開始して15分間適用されました。 参加者は、刺激の最初の5分間にフィラータスク（視覚弁別タスク）を与えられ、参加者を占有し、連想エンコーディングタスクを開始する前に同様の精神状態にあることを確認しました。 シータ状態では、ランプアップとランプダウンの持続時間を30秒に設定しました。 偽の状態では、刺激は300サイクル（50秒）続いた後、ランプダウンして、状態をマスクするための最初は区別できない状態を作成しました。

2つのtACS条件間の継続的な体性感覚の違いのため。 参加者は、理論的にはシータ刺激と偽刺激を区別できます。 これが事実であるかどうかを確認するために、参加者は実験の最後に事後刺激条件の違いを口頭で特定するように求められました。 シータ刺激と偽刺激を自信を持って区別できたとの参加者はいませんでした。

3.データ分析

Statistical analysis was performed in JASP(JASPTeam,2018). Of the twenty participants, data of one participant was excluded for having incomplete data files as a result of an error in the experiment program code. Data of another participant were excluded after reporting suffering from fatigue before and during the experiment Of the remaining data-sets, trials with a clear delayed response (>2×SD）は分析から除外され、すべての試行の平均で4.03パーセントの損失を構成しました。

ヒット率と誤警報率を使用してメモリ感度を計算することにより、メモリパフォーマンスを分析しました（d、Stanislaw＆Todorov、1999; Macmillan＆Creelman、2 0 05）。 連想記憶テストでは、ヒット率は、エンコードタスク中に表示されたfac-sceneペアの割合として計算され、「ペアとして表示」として正しく識別されました。 偽陽性率は、エンコードタスク中にペアと見なされたと誤って判断された顔とシーンのペアの割合として識別されました。 知覚記憶テストでは、ヒット率は、以前に表示された単一のアイテムが以前に見られたように正しく判断された割合として計算され、誤警報率は、以前に見られたように誤って判断された新しいアイテムの割合として計算されました。 tACS条件間の統計的比較は、対応のあるサンプルのt検定を使用して実行され、反復測定ANOVAを使用して、被験者内効果が共変量の年齢、性別、およびtACS条件の順序と相関するかどうかをテストしました。 さらに、対応のあるサンプルのt検定を実行し、エンコードの応答時間（刺激ペアの開始からボタンを押すまでの時間）についてANOVA分析を繰り返し測定し、エンコードの自己ペースの性質が条件と参加者の間でパフォーマンスに有意差を生じたかどうかを判断しました。 効果は、0.05のp値で有意であると見なされました。

仮説には帰無仮説が含まれていたため（de Graaf＆Sack、2011）、ベイズ因子を計算して、tACS、つまりBF1oによる影響がないことを支持して証拠の強度を定量化しました。<1(wagenmakers,2007). bayes="" factor="" calculation="" was="" performed="" using="">

4.結果

4.1。 エンコード中の応答時間

エンコードタスク中、参加者は、theta-tACS中に画像ペアを設定した後、平均2753.1ミリ秒（SE=213 .8ミリ秒）応答しました。sham-tACS中、エンコード応答時間は2971.5（227.4）ミリ秒でした。 エンコーディングの応答時間は、2つのtACS条件間で有意差はありませんでした（t（17）=-1。54、p=0。14）。また、各参加者のエンコーディング試行間の応答時間の差異がtACS条件（平均[SE] theta-tACS= 978。8[68.5]、sham-tAGS=1060。4[96.2]）、および有意差は見つかりませんでした（t（17）{{26} } .33、p =0。20）。

4.2連想記憶反応に対するシータベースのtACS効果

theta-tACS中の連想d'メモリパフォーマンス（平均[SE]=1。32[0。13]）は、sham-tAC中の連想d'（1.61 [0）よりも大幅に低かった。 .16]; t（17）=-2。517、p=0 .022、Cohen's d =-0。59;連g.4Aを参照）。tACSを使用した反復測定ANOVA（被験者内要因としてのシータ、シャム）は、この効果が被験者間要因年齢（p =0。23）または性別（p =0。36）と相互作用しないことを示しました。被験者間要因としてtACSOrder（シータに続いてシャムvs.シャムに続いてシータ）を使用することによる、後続の偽刺激セッション中のエンコーディングに対するシータ刺激の過剰効果。これは、被験者内のtACS効果と有意に相互作用しませんでした。連想記憶（p=0。64）。

d'に対するtACSの影響をさらに調査するために、2つのtACS条件間のヒット率と誤警報率の事後比較を実施しました。 ヒット率は、シータ条件（53.7パーセント[0。{ {23}} 5]）連想記憶用（t（17）=-3。286、p =0。004、コーエンのd =-0。78）。 連想メモリパフォーマンスの誤警報率は、偽（16.2パーセント[0.02]）またはシータ条件（12.1パーセント[0.02]：t（17）=-1。428、p {{28}）の間に有意差がないことを明らかにしました。 } .171）。 これらの発見は、theta-tACSが連想記憶のパフォーマンスを損なうことを裏付けました。

4.3。 知覚アイテム認識に対するシータベースのtACS効果

次に、連想記憶テストと同じ視覚資料で行われた知覚認識テストのスコアを分析しました。 シータ（1.56 [0 .16]）と偽の条件（1.48[0。10];t（17）=0。462の間で、知覚アイテムの認識に有意差は見つかりませんでした。 、p =0。65;図4Bを参照）。知覚認識に対するACSの影響を仮定したため、この比較のためにベイズ因子（BF）を計算しました。 BF1o=0。44は、効果がないことを支持する事例証拠を提供することがわかりました。

4.4。 連想記憶と知覚記憶のパフォーマンスの比較

tACSが連想的および知覚的認識記憶に異なる影響を与えるかどうかを分析するために、さらに4つの分析を実施しました。 まず、連想記憶と偽の状態の知覚認識パフォーマンスを相関させて、2つのタスクのベースラインパフォーマンスが関連しているかどうかを判断しました。この相関は有意ではありませんでした（r =0 .28、p =0 .26） 。 ベイズ因子の計算は、証拠が関連していない2つのタスクのパフォーマンスを支持していることを示しました（BFy =0。52）。この結果は、連想および知覚記憶タスクが異なる基礎となる神経メカニズムに依存しているという仮説に適合します。 次に、対応のあるサンプルのt検定を使用して、2つの記憶タスクの偽の条件のd'を比較しました。 そして、それらに大きな違いはないことがわかりました（t（17）= 0。78、p=0。78BFyo=0 .25）。これは、タスクが同じように困難であることを示しています。 第三に、tACS（すなわち、連想的認識記憶と知覚的認識記憶の間のd（Theta-d（Sham））によるパフォーマンスの違いを相関させ、有意な相関関係は見つかりませんでした（r=0。12、p= 0。63 ; BF 10=0。33）。第4に、tACSによって誘発される連想記憶パフォーマンスの障害が認識記憶パフォーマンスに対するtAGSの（ヌル）効果よりも大きいかどうかをテストしました。tACSとタスクの間のこの相互作用をモデル化するために、被験者内要因としてtACSとタスク（および被験者間要因として年齢、性別、順序）を使用した反復測定モデルで、有意なtACS×タスク相互作用効果（F（1,13）=7。68、p=0。015、= 0。37）。全体として、これらの結果は、tACSが認識メモリのパフォーマンスとは異なる方法で連想メモリに影響を与えたことを示しています。

4.5。 tACS効果の説明としてのエンコーディング応答時間の比較

エンコーディング応答時間に対する有意なtACS効果がないにもかかわらず、エンコーディング応答時間の個人差がメモリに対するtACS効果に影響を及ぼした可能性があります。 たとえば、エンコード時間が速い参加者は、刺激をうまく処理できなかった可能性があり、tACSの影響に対してより脆弱になる可能性があります。 この問題を調査するために、連想記憶と認識記憶、および連想x認識相互作用の反復測定ANOVAを再計算しましたが、2つのtACS条件間で平均化されたエンコード応答時間を共変量として使用すると、エンコード応答の有意な影響は見つかりませんでした連想記憶（p=0 .31）、認識記憶（p=0。25）、または連想×認識相互作用（p=0。97）の時間。 これらの帰無効果を実証するために、エンコード応答時間と、連想記憶、認識記憶、および連想×認識の相互作用に対する反復測定のtACSの効果との相互作用のベイズ因子を計算し、それらがすべて以下であることがわかりました。ケース（それぞれのモデルについて、BF1 {{1 0}}は0。35,0.37および0.13でした）。 したがって、これらの調査結果は、エンコード時間がメモリパフォーマンスに対するtACSの影響に影響を与えたという提案に反論します。

5.ディスカッション

私たちの結果は、メモリエンコーディング中の頭頂皮質上のシータtACSは、連想メモリのパフォーマンスを損なうが、同じタスクマテリアルの知覚認識メモリを損なうことはないことを示しています。 これらの発見は、シータ振動活動が特に連想記憶エンコーディングに寄与するという繰り返しの観察と一致しています（a] sein et al。、1998; Buzsaki、2002; Lega et al、2012; Burke et al、2013; Herweg et al、2020; Sauseng et al、2010）。 連想記憶のパフォーマンスが知覚的記憶のパフォーマンスと相関していなかったという発見は、2つの記憶プロセスの神経相関が分離可能であるという概念をさらに裏付けています。 頭頂刺激部位（P3）が連想記憶と知覚処理の両方で役割を果たすことがわかっていることを考えると、これはさらに重要です（Cabeza et al、201l; Culham＆Kanwisher、2001; Gotlieb、2007）。 つまり、2つのタスクの神経相関は、頭頂葉の空間的重複を示しています。 それでも、2つの記憶課題に対するシータtACSの分離可能な効果は、シータ振動活動が頭頂皮質の2つの記憶プロセスを機能的に分離する可能性があることを示唆しています。 さらに、両方のタスクの偽の状態でのパフォーマンスは類似していたため、この分離はタスクの難易度の違いでは説明できません。

シータtACS後の連想記憶障害の我々の発見は、シータtACSによって誘発された強化された記憶能力のいくつかの以前の発見と対照的である。 ただし、研究間の比較は、タスクの設計と脳刺激の場所の不均一性によって妨げられます。 たとえば、tACSによって誘発される記憶の強化は、ワーキングメモリの研究で報告されていますが（Abellaned-Prezet al、2020 Alekseichuk et al.2016; Khader et al.2010）、これらのタスクはおそらく連想処理に依存していませんでした。 さらに、刺激の領域は、異なる神経解剖学的部位に対するシータパワーの異なる効果のために特に重要である可能性があります（Long.Burle、＆Kahana2014）。 たとえば、tACSが紡錘状領域に投与された後の顔とシーンの関連付けタスクのパフォーマンスの向上（Lang et al、2019）は、関連付けられたメモリエンコーディングの増加ではなく、顔の特徴のエンコーディングの変調に起因する可能性があります。 シータ振動活動は、人間と動物のこれらの領域で観察されていますが（Lee et al、2005; Raghavachari et al、2006; Sauseng et al、2010）、それらは記憶過程において異なる役割を果たしている可能性があります。 より最近の研究では、Klinlk et al。（2020）は、腹外側前頭前野でのtACS後、若い参加者の連想記憶能力に変化がないことを発見しました。これは、結果の不一致をさらに示しています。

代わりに、我々の発見は、頭頂皮質刺激が連想記憶処理をサポートする海馬-皮質ネットワークの神経活動を調節することを示す以前の研究と一致していることを示唆している（Freedberg et al。、2019; Hermiller et al、2019; Tambini et al 2018; Wanget al、2014）。 より具体的には、我々の発見は、頭頂皮質上にTMSを投与した後の、認識記憶ではなく、連想記憶の調節と一致している（Tambini et al。、2018）。 シータtACSは、ほぼ同じ海馬皮質ネットワーク内の連想処理としても変調できることを示すことにより、これらのレポートを拡張します。連想記憶の強化ではなく減少の発見が、脳刺激のシータ振動パターンに実際に関連している可能性があります。 。

重要な考慮事項は、個々のシータ周波数ではなく、すべての参加者に対して固定周波数で刺激したことです。 個々のピーク周波数で刺激すると、神経エントレインメントが強化され、それによって記憶能力が強化される可能性があります（Hanslmayr、Axmacher、＆Inman、2019; Thut et al、2011）。 この概念は、個々のシータ周波数で刺激され、タスク実行中にシータ-ガンマ位相-振幅結合を使用して識別され、刺激後の作業記憶パフォーマンスが向上することを発見した、以前のいくつかのtACS研究によってサポートされています（Reinhart＆Nguyen、2019; Vosskuhl、 Huster、＆Hermann。、2015）。 ただし、ワーキングメモリの強化を示す他のtACS研究では、固定刺激周波数を使用し（Jausovec＆Jausovec、2014; Lang et al。、2019）、個々のシータ周波数での刺激は記憶パフォーマンスを調整する必要がないことを示唆しています。 より一般的には、いくつかの研究は、個々のアルファ周波数での刺激が一貫して神経エントレインメントを強化しないことを示し（Vossen et al、2015; Stecher＆Herrmann、2018）、脳刺激、神経エントレインメント、および認知能力の間の関係が簡単です。 最後に、人間の連想符号化は、シータ範囲の中心付近で変化するのではなく、シータ範囲の両端（3-8 Hz）の2つの周波数帯域によってサポートされるという証拠があります（Legaet al、2012（Wolinski et al。、2018））この場合、シータ範囲の中心での電気振動刺激は、シータの非同期化または内因性周波数の位相のシフトを引き起こし、メモリ処理を混乱させる可能性があります（Alekseichuk et al.201Z ; Polania、Nitsche。Korman Batsikadze、＆Paulus、2012）。 私たちの調査結果は、連想記憶を損なうが、知覚認識のパフォーマンスには影響を与えない、tACSによって誘発される位相非同期化の説明と最も一致しているように見えると主張します

私たちの研究のデザインは、私たちの推論にいくつかの制限をもたらします。 海馬-皮質ネットワークに対する頭頂葉のtACSの効果を検証することを妨げる、tACS投与と同時に機能的な脳イメージングを含めませんでした。 また、tACS投与と同時にEEGを測定しなかったため、連想記憶におけるシータ非同期化の仮定を経験的にテストできませんでした。 最後に、頭頂皮質のシータ刺激の特異性を検証するために、制御周波数または位置を使用しませんでした。 今後の研究でこれらの未解決の問題に取り組むことを計画しています。

結論として、私たちの研究は、シータtACSが、知覚認識を温存しながら、連想記憶の符号化に影響を与えたことを示しています。 シータ振動が頭頂葉と海馬の相互作用における連想記憶形成に重要な役割を果たすという仮説に沿って。 これらの結果は、連想記憶の現在の神経生物学的モデルと一致し、現在の記憶研究のための連想記憶脳ネットワークの振動活動を調節するために非侵襲的電気脳刺激を使用するさらなる研究を奨励します。