La stimolazione transcranica prefrontale a corrente diretta migliora globalmente l'apprendimento ma non potenzia selettivamente i benefici della riattivazione mirata della memoria sul consolidamento della memoria da svegli Parte 1

Astratto:

La riattivazione mirata della memoria (TMR) e la stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) possono migliorare il consolidamento della memoria. Al momento non è noto se la TMR rinforzata dalla tDCS simultanea abbia un’efficacia superiore.

Con il continuo progresso della tecnologia, la ricerca sulla memoria è diventata sempre più approfondita. Tra questi studi, la riattivazione mirata della memoria è diventata un argomento di grande interesse.

La riattivazione mirata della memoria si riferisce al guidare il cervello a riattivare un certo ricordo entro un certo intervallo di tempo attraverso metodi specifici, migliorando così la memoria. Il principio di questo metodo è che la memoria umana viene gradualmente rafforzata e consolidata dopo aver sperimentato molteplici recuperi e riattivazioni. Attraverso la riattivazione mirata della memoria, il cervello la elaborerà nuovamente come se riapprendesse le informazioni, rafforzando così la memoria.

La riattivazione mirata della memoria ha una vasta gamma di applicazioni, tra cui il miglioramento dell’apprendimento e il trattamento dei disturbi della memoria. Molti studi hanno dimostrato che per gli studenti, la riattivazione mirata della memoria può aiutarli efficacemente a ricordare i materiali del corso e promuovere i loro progressi nell’apprendimento. Allo stesso tempo, negli anziani, la riattivazione mirata della memoria può anche aiutare nel trattamento del deterioramento cognitivo lieve e migliorare la memoria e la qualità della vita.

Tuttavia, va notato che la riattivazione mirata della memoria non è una panacea. Non aiuta molto con i ricordi dimenticati da molto tempo e non può sostituire completamente i normali metodi di apprendimento e memoria. Inoltre, la riattivazione mirata della memoria è solo una direzione della ricerca attuale e dobbiamo continuare a condurre ricerche più approfondite per coglierne meglio l’applicazione.

Nel complesso, la riattivazione mirata della memoria è un metodo promettente di miglioramento della memoria che ci fornisce una soluzione fattibile per una memoria e un apprendimento migliori. Quando incontriamo difficoltà nell’apprendimento, possiamo provare attivamente alcuni metodi scientifici per aiutarci a imparare e ricordare meglio. Credo che finché siamo disposti a provare e imparare, possiamo diventare più intelligenti e migliori! Si può vedere che abbiamo bisogno di migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria perché la Cistanche deserticola è un materiale medicinale tradizionale cinese che ha molti effetti unici, uno dei quali è quello di migliorare la memoria. L'efficacia di Cistanche deserticola deriva dai molteplici principi attivi che contiene, tra cui acido tannico, polisaccaridi, glicosidi flavonoidi, ecc. Questi ingredienti possono promuovere la salute del cervello attraverso una varietà di percorsi.

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In questo studio, abbiamo studiato l'effetto complementare della TMR e della tDCS bilaterale sul consolidamento delle memorie dichiarative emotivamente neutre e negative. I partecipanti hanno imparato coppie di parole neutre e negative. Ad ogni coppia di parole è stato presentato un suono emotivamente compatibile.

Dopo l'apprendimento, i partecipanti hanno trascorso un intervallo di ritenzione di 20 minuti in stato di veglia in quattro possibili condizioni: (1) sola TMR (ovvero, una riproduzione del 50% dei suoni associati), (2) TMR combinata con stimolazione anodica della DLPFC sinistra, (3) TMR combinato con stimolazione anodica del DLPFC destro e (4) TMR con tDCS fittizio. I risultati hanno evidenziato un miglioramento selettivo della memoria per gli stimoli riprodotti nelle condizioni TMR-only e TMR-sham, il che conferma un effetto specifico della TMR sulla memoria.

Tuttavia, la memoria è stata migliorata a livelli più alti per tutti gli elementi appresi (indipendentemente dalla TMR) nelle condizioni tDCS TMR-anodale destra e TMR-anodale sinistra, suggerendo che gli effetti benefici della tDCS oscurano gli effetti specifici della TMR. I ricordi emotivamente negativi non erano modulati dalla polarità emisferica della tDCS.

Concludiamo che la stimolazione elettrica della DLPFC durante il periodo post-apprendimento apporta benefici globali al consolidamento della memoria, ma non potenzia i benefici specifici della TMR.

Parole chiave: memoria; emozione; riattivazione mirata della memoria; stimolazione transcranica a corrente continua.

1. Introduzione

Il consolidamento della memoria è il processo attraverso il quale tracce di memoria nuove e fragili vengono progressivamente trasformate in rappresentazioni più robuste [1]. Il consolidamento è possibilmente supportato dalla riproduzione offline (cioè dopo la pratica effettiva nella fase di apprendimento) dell'attività neuronale che sottende i processi di apprendimento [2]. A sostegno di questa ipotesi, studi su animali e umani hanno evidenziato il ripristino dell'attività cerebrale correlata all'apprendimento durante i periodi post-allenamento offline, sia da svegli [3–6] che durante il sonno [7–12].

Diversi studi hanno riportato un migliore consolidamento della memoria dichiarativa dopo il sonno rispetto alla veglia, che è per lo più associata all'attivazione dell'attività cerebrale correlata all'apprendimento durante il sonno a onde lente (SWS; per le revisioni vedere, ad esempio, [13-16]), altri hanno mostrato che la quiete post-sonno l'apprendimento della veglia può anche favorire il consolidamento della memoria (ad esempio, [4–6,17–21]).

Ad esempio, la memoria per le storie è risultata superiore dopo 10 minuti trascorsi in uno stato di veglia e riposo (cioè, il partecipante non è attivamente coinvolto in alcun compito) rispetto a dopo un periodo equivalente trascorso in veglia attiva (ad esempio, giocando a un gioco non correlato) [ 18].

In una certa misura, i meccanismi oscillatori neurali coinvolti nella formazione della memoria durante la veglia potrebbero condividere somiglianze con il sonno [22]. Di conseguenza, Tambini e colleghi [20] hanno scoperto che una maggiore coordinazione ippocampo-corticale durante il riposo vigile dopo l'apprendimento è predittiva delle prestazioni della memoria.

Inoltre, l’aumento dell’attività oscillatoria lenta (1 Hz) e la ridotta attività alfa (8-12 Hz) durante i periodi di veglia di riposo tranquillo sono stati associati al miglioramento della memoria per le storie apprese, suggerendo che le oscillazioni lente durante la veglia potrebbero promuovere il dialogo tra le regioni dell’ippocampo e della corteccia [23] , mi piaceva durante il sonno [2].

Pertanto, la veglia a riposo post-allenamento potrebbe migliorare le prestazioni della memoria non solo riducendo le interferenze in corso, ma anche fornendo un ambiente neurale che favorisce le interazioni tra le aree sottocorticali dell'ippocampo e le regioni corticali che sottendono il consolidamento della memoria, comprese le aree prefrontali [5].

La riattivazione mirata della memoria (TMR), cioè la presentazione di segnali relativi all'apprendimento durante i periodi post-apprendimento offline, può inoltre migliorare il consolidamento della memoria (per le revisioni vedere, ad esempio, [16,24]). Ad esempio, è stato scoperto che la TMR durante la veglia post-allenamento salva i ricordi mirati dall'oblio [25,26], sebbene ciò non sia sempre stato replicato (vedi, ad esempio, [27,28] per la mancanza di effetto sull'apprendimento del vocabolario).

La TMR è stata inoltre ritenuta dannosa nel mettere i ricordi in uno stato labile e nell'aumentare la sensibilità alle interferenze [29], e in alcuni casi è stata più [26] o esclusivamente [30,31] benefica durante il sonno (per una revisione vedere, ad esempio, [32]). Un'altra tecnica promettente per promuovere i processi di apprendimento e consolidamento della memoria è la stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS), che modula l'eccitabilità corticale [33–36].

La stimolazione eccitatoria anodica della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra (DLPFC) durante la codifica migliora la memoria dichiarativa [37,38], mentre la stimolazione inibitoria catodica esercita un effetto dannoso [38,39].

Allo stesso modo, la stimolazione catodica del DLPFC sinistro compromette le prestazioni di riconoscimento, mentre tende a essere migliorata dalla stimolazione anodica. La DCS transcranica è risultata efficace anche sulla memoria associativa, utilizzando una singola sessione tDCS anodica di 20 minuti [40,41] o la frequenza theta. anodaltDCS oscillatorio modulato [42] sulla corteccia parietale posteriore sinistra prima dell'apprendimento.

Oltre agli effetti di pre-apprendimento, il tDCS durante la codifica effettiva è benefico anche per la memoria. Ad esempio, è stato dimostrato che la tDCS anodica sulla corteccia prefrontale sinistra durante l'apprendimento migliora la memoria episodica negli anziani [43]. Allo stesso modo, Leach et al. [44] hanno evidenziato un beneficio della stimolazione anodica della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra (DLPFC) utilizzando un compito di memoria associativa del nome del volto, ma solo nei giovani adulti.

Inoltre, la tDCS può anche favorire i meccanismi di consolidamento offline. Infatti, sebbene 20 minuti di stimolazione anodica sulla corteccia temporoparietale non abbiano modificato il tasso di apprendimento della posizione degli oggetti nei partecipanti anziani, hanno migliorato le prestazioni ritardate del richiamo libero misurate una settimana dopo [45].

Allo stesso modo, è stato dimostrato che la stimolazione anodica sulla corteccia premotoria durante il sonno con movimenti oculari rapidi [46] o durante la veglia dopo l'apprendimento [47] favorisce il consolidamento di una sequenza motoria. Inoltre, la tDCS sulla DLPFC sinistra dopo la codifica è benefica per la memoria episodica verbale negli anziani [43].

Nel loro insieme, questi studi suggeriscono che la tDCS può migliorare la formazione e il consolidamento della memoria episodica. Va tenuto presente che una recente meta-analisi indica che gli effetti della tDCS sulla memoria episodica sono moderati dai parametri di stimolazione; più specificatamente la durata della stimolazione e la scelta del compito di memoria moderano gli effetti anodici della tDCS [48].

I ricordi emotivi e stimolanti vengono solitamente ricordati meglio dei ricordi senza alcun carico affettivo (per una rassegna vedere [49]). È stata proposta una potenziale lateralizzazione emisferica nell'elaborazione delle emozioni. Secondo l’ipotesi dell’emisfero destro, l’emisfero destro sarebbe coinvolto nell’elaborazione generale delle emozioni [50].

Al contrario, l'ipotesi valenza-specifica presuppone che l'emisfero sinistro sia dominante per le emozioni positive e l'emisfero destro per quelle negative [51,52]. Per quanto ne sappiamo, non è attualmente noto se la TMR sia rinforzata dalla simultanea tDCS durante la fase offline. il periodo di veglia ha un'efficacia superiore per il consolidamento delle memorie dichiarative verbali.

Nel presente studio, abbiamo testato questa ipotesi utilizzando la TMR da sola o in combinazione con la tDCS sulla corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC) dopo l'apprendimento di coppie di parole. Inoltre, abbiamo studiato l'effetto della lateralizzazione tDCS sul consolidamento di coppie di parole emotivamente neutre e negative, considerando la potenziale lateralizzazione emisferica nell'elaborazione delle emozioni [51,53].

Sulla base dell'emisfero destro e delle ipotesi valenza-specifiche, ci aspettavamo che la combinazione della stimolazione anodica eccitatoria sulla DLPFC destra e della stimolazione catodica inibitoria sulla DLPFC sinistra favorisse il consolidamento delle memorie negative più della tDCS con polarità invertita (anodale sinistro/catodico destro). Nel presente studio, giovani partecipanti sani hanno imparato un elenco di coppie di parole neutre e negative.

Ogni coppia di parole era associata ad un suono emotivamente compatibile durante l'apprendimento. I partecipanti hanno quindi trascorso 20 minuti svegli in un ambiente tranquillo in una delle quattro possibili condizioni di stimolazione, ovvero solo TMR (metà dei suoni associati alle coppie di parole da ricordare riprodotti durante l'intervallo di consolidamento di 20 minuti), TMR-anodale tDCS sinistro (TMR più anodale stimolazione sul DLPFC sinistro e stimolazione catodica sul DLPFC destro), tDCS destro anodico TMR (identico con polarità invertita) o tDCS TMR-sham (TMR più tDCS per 15 s solo all'inizio del periodo di 20 minuti).

Abbiamo previsto prestazioni di memoria migliori per le coppie di parole guidate rispetto alle coppie di parole non guidate e che questo effetto sarebbe stato potenziato da tDCS. Inoltre, ci aspettavamo una modulazione specifica delle memorie negative nella condizione tDCS TMR-anodale destra.

2. Materiali e metodi

2.1. Partecipanti

Settantadue partecipanti sani hanno dato il loro consenso informato scritto per partecipare a questo studio approvato dal Comitato Etico della Facoltà dell'Université Libre de Bruxelles (ULB). Tre di loro sono stati esclusi perché non hanno partecipato alla totalità dell'esperimento.

I sessantanove partecipanti rimanenti erano di madrelingua francese, destrimani e non assumevano farmaci noti per influenzare la qualità del sonno e/o l'umore. Hanno riferito di non soffrire o di non aver sofferto di disturbi neurologici o psichiatrici.

I partecipanti sono stati assegnati in modo casuale a una delle quattro possibili condizioni (vedere le spiegazioni di seguito): solo TMR (n=16; maschi 43,8%), TMR-tDCS anodale sinistro (n=16; maschi 37,5%), TMR-anodale condizione tDCS destra (n=17; maschi 35,3%) o condizione tDCS fittizia TMR (n=20; maschi 45%).

L'analisi di potenza a priori (G*Power 3, [54]) ha indicato che per una dimensione media dell'effetto di cueing medio=0.50 (sulla base degli effetti TMR da piccoli a moderati riportati, ad esempio, [16]) , sono necessari almeno 16 soggetti per gruppo (condizione) nel contesto di un'ANOVA a disegno misto con quattro misure ripetute ((cued vs. non cued) × (neutre vs. negative) parole) e quattro diverse condizioni tra soggetti (solo TMR , TMR-anodale sinistro tDCS, TMR-anodico destrotDCS, TMR-sham tDCS), considerando una potenza di 0,95.

L'esame pre-studio ha evidenziato punteggi di alessitimia inferiori al punteggio limite (media ± deviazione standard 41,08 ± 9,2, punteggio limite 61; Alexithymia Toronto Scale, [55]) e conoscenza del vocabolario entro i valori normativi (intervallo di punteggio 25–40/44 ; Scala del vocabolario di Mill-Hill, [56]).

Età (intervallo medio per gruppo 22,4–23,3 anni; p=0,82), punteggi di alessitimia (intervallo medio per gruppo 37,7–43,6; p=0,24) e conoscenza del vocabolario (intervallo medio per gruppo 31– 32,5; p=0.68) non differiva tra le condizioni.

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