การกำหนดเป้าหมายเครือข่ายส่วนหน้าโดยใช้การกระตุ้นกระแสสลับแบบ Bifocal Transcranial ระหว่างงานการเรียนรู้ลำดับมอเตอร์ในผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดีตอนที่ 1
Oct 25, 2023
เชิงนามธรรม
ความเป็นมา: ผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดีจะแสดงประสิทธิภาพของการเคลื่อนไหวและความสามารถในการเรียนรู้ของการเคลื่อนไหวลดลง รวมถึงประสิทธิภาพของหน่วยความจำในการทำงาน (WM) WM ได้รับการเสนอแนะให้มีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้ด้านมอเตอร์ เช่น การเรียนรู้ตามลำดับ หลักฐานเชิงสหสัมพันธ์แสดงให้เห็นถึงการมีส่วนร่วมของเครือข่าย frontoparietal (FPN) ซึ่งเป็นเครือข่ายที่อยู่ภายใต้กระบวนการ WM ในการเรียนรู้ลำดับมอเตอร์
การเรียนรู้ด้วยมอเตอร์หมายถึงวิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพการเรียนรู้และความทรงจำผ่านการเล่นกีฬา ดนตรี การเต้นรำ ศิลปะการต่อสู้ ฯลฯ แตกต่างจากวิธีการเรียนรู้แบบดั้งเดิม การเรียนรู้ด้วยมอเตอร์ให้ความสำคัญกับการทำงานของร่างกายและสมองที่ประสานกันมากขึ้น ทำให้การเรียนรู้ผ่อนคลายและสนุกสนานมากขึ้น .
ผลกระทบของการเรียนรู้ด้วยมอเตอร์ต่อหน่วยความจำมีความสำคัญมาก ด้วยการออกกำลังกาย เราสามารถปรับปรุงระดับการเผาผลาญของร่างกาย เร่งการไหลเวียนของเลือด และจัดหาออกซิเจนและสารอาหารให้กับสมองได้อย่างเต็มที่ ในขณะเดียวกัน การเรียนรู้ด้วยมอเตอร์ยังสามารถกระตุ้นฮิบโปแคมปัสในสมองซึ่งเป็นพื้นที่จัดเก็บความทรงจำที่สำคัญที่สามารถช่วยให้เราจดจำและเข้าใจความรู้ได้ดีขึ้น
นอกจากนี้ การเรียนรู้ด้วยมอเตอร์ยังสามารถปรับปรุงสมาธิและสมาธิของผู้คนได้อีกด้วย ในระหว่างออกกำลังกาย ร่างกายมนุษย์จะหลั่งสารสื่อประสาทจำนวนมาก เช่น โดปามีนและอะดรีนาลีน ซึ่งสามารถทำให้เรารู้สึกคิดบวกและมีพลังมากขึ้น สิ่งนี้มีประโยชน์มากสำหรับเราในการมุ่งความสนใจไปที่งานการเรียนรู้ได้ดีขึ้น
ในการเรียนรู้ด้านมอเตอร์ เราสามารถเลือกวิธีออกกำลังกายได้หลากหลาย เช่น กระโดดเชือก เล่นบาสเก็ตบอล เต้นรำ โยคะ ฯลฯ วิธีออกกำลังกายที่แตกต่างกันส่งผลต่อสมองที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การเต้นรำสามารถช่วยให้เราควบคุมจังหวะของร่างกายได้ดีขึ้น และปรับปรุงการรับรู้เชิงพื้นที่ การเล่นบาสเก็ตบอลสามารถช่วยให้เรารับรู้สภาพแวดล้อมภายนอกได้ดีขึ้นและจัดการกับสถานการณ์ที่ซับซ้อนได้
กล่าวโดยสรุป การเรียนรู้ด้วยมอเตอร์มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการเรียนรู้และความจำของเรา เราควรผสมผสานการออกกำลังกายเข้ากับการเรียนรู้ในแต่ละวัน ใช้ประโยชน์จากการทำงานร่วมกันของร่างกายและสมองอย่างเต็มที่ และเรียนรู้และเติบโตอย่างสนุกสนานมากขึ้น จะเห็นได้ว่าเราต้องปรับปรุงความจำของเรา Cistanche Deserticola สามารถปรับปรุงความจำได้อย่างมาก เนื่องจาก Cistanche Deserticola เป็นยาแผนโบราณของจีนที่มีลักษณะพิเศษมากมาย หนึ่งในนั้นคือการปรับปรุงความจำ ประสิทธิภาพของเนื้อสับมาจากส่วนผสมออกฤทธิ์หลายชนิดในเนื้อสับ เช่น กรด โพลีแซ็กคาไรด์ ฟลาโวนอยด์ ฯลฯ ส่วนผสมเหล่านี้สามารถส่งเสริมสุขภาพสมองได้หลายวิธี
อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ยังขาดหลักฐานเชิงสาเหตุ การศึกษาการกระตุ้นสมองแบบไม่รุกราน (NIBS) ได้มุ่งเน้นไปที่พื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์เป็นส่วนใหญ่เพื่อปรับปรุงการเรียนรู้ลำดับของมอเตอร์ ในขณะที่พื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับแง่มุมการรับรู้ของการเรียนรู้ของมอเตอร์ยังไม่ได้รับการแก้ไข สมมติฐาน: ในการศึกษานี้ เรามุ่งหวังที่จะให้หลักฐานเชิงสาเหตุ สำหรับการมีส่วนร่วมของกระบวนการ WM และ FPN พื้นฐานในการปฏิบัติงานที่ประสบความสำเร็จของงานการเรียนรู้ลำดับมอเตอร์โดยใช้การกระตุ้นกระแสสลับทีตาทรานส์กะโหลกศีรษะ (tACS) โดยกำหนดเป้าหมาย FPN ในระหว่างงานการเรียนรู้ลำดับมอเตอร์
วิธีการ: ในกลุ่มผู้สูงอายุที่มีสุขภาพแข็งแรงจำนวน 20 คน เราใช้ tACS แบบสองโฟกัสในช่วงทีต้ากับ FPN ในระหว่างงานการเรียนรู้แบบลำดับ ด้วยการใช้การออกแบบแบบ cross-over แบบ double-blind เราได้ทดสอบประสิทธิภาพของแอคทีฟเมื่อเปรียบเทียบกับการกระตุ้นหลอก งานมอเตอร์ถูกนำมาใช้สองเวอร์ชัน: แบบที่มีค่าสูงและหนึ่งแบบที่มีโหลด WM ต่ำ เพื่อสำรวจประสิทธิภาพของการกระตุ้นในงานที่แตกต่างกันในความต้องการ WM นอกจากนี้ ผลกระทบของการกระตุ้นต่อประสิทธิภาพของ WM ได้รับการแก้ไขโดยใช้งาน N-back ความถี่ tACS ได้รับการปรับให้เหมาะกับแต่ละบุคคลโดยใช้ EEG เพื่อวัดความถี่สูงสุดของทีต้าแต่ละรายการในระหว่างงาน N-back
ผลลัพธ์: การประยุกต์ใช้ theta tACS ส่วนบุคคลกับ FPN ปรับปรุงประสิทธิภาพในระหว่างงานการเรียนรู้ลำดับมอเตอร์ด้วยโหลด WM สูง (p < .001) แต่ไม่มีโหลด WM ต่ำ การกระตุ้นแบบแอคทีฟปรับปรุงทั้งความเร็ว (p < .001) และความแม่นยำ (p ¼ .03) อย่างมีนัยสำคัญในระหว่างงานที่มีโหลด WM สูง นอกจากนี้ กระบวนทัศน์การกระตุ้นยังปรับปรุงประสิทธิภาพในงาน N-back สำหรับ 2- back job(p ¼ .013) แต่ไม่ใช่สำหรับ 1-back และ 3-back
สรุป: ประสิทธิภาพในระหว่างงานการเรียนรู้ลำดับมอเตอร์สามารถปรับปรุงได้โดยใช้ tACS ทีต้าแบบสองโฟกัสเฉพาะบุคคลกับ FPN เมื่อโหลด WM สูง ซึ่งบ่งชี้ว่าประสิทธิภาพของกระบวนทัศน์การกระตุ้นนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการการรับรู้ในระหว่างงานการเรียนรู้ ข้อมูลเหล่านี้ให้หลักฐานเชิงสาเหตุเพิ่มเติมสำหรับการมีส่วนร่วมที่สำคัญของกระบวนการ WM และ FPN ในระหว่างการปฏิบัติงานการเรียนรู้ลำดับมอเตอร์ในผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดี การค้นพบนี้เปิดโอกาสใหม่ๆ ที่น่าตื่นเต้นในการรับมือกับการลดลงของประสิทธิภาพของมอเตอร์ ความสามารถในการเรียนรู้ และประสิทธิภาพของ WM
1. บทนำ
ความสามารถในการเรียนรู้ทักษะยนต์ใหม่ๆ มีความสำคัญในชีวิตประจำวัน การเรียนรู้ด้วยมอเตอร์เป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยการฝึกฝน ซึ่งการเคลื่อนไหวจะเร็วขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น [1] การวิจัยจำนวนมากมีส่วนทำให้มีความเข้าใจเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับสารตั้งต้นของระบบประสาทและกลไกเบื้องหลังที่เกี่ยวข้องกับการได้มา การรวมตัว และการรักษาทักษะการเคลื่อนไหวใหม่ๆ การศึกษาทางประสาทวิทยาได้มุ่งเน้นไปที่เครือข่ายมอเตอร์เป็นหลักและบทบาทสำคัญของเยื่อหุ้มสมองสั่งการปฐมภูมิ (M1)[ 2e4].
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการศึกษาการกระตุ้นสมองแบบไม่รุกราน (NIBS) ที่พยายามปรับปรุงการเรียนรู้ของมอเตอร์โดยผสมผสานการฝึกปฏิบัติของงานยนต์ที่ท้าทายเข้ากับกระบวนทัศน์การกระตุ้น [5e8] อย่างไรก็ตาม การศึกษาได้ชี้ให้เห็นว่างานด้านการเคลื่อนไหวที่ท้าทาย เช่น การเรียนรู้ลำดับมอเตอร์ (MSL) ไม่ได้อาศัยกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์เพียงอย่างเดียว แต่ยังรวมถึงกระบวนการทางการรับรู้ด้วย เช่น หน่วยความจำในการทำงาน (WM) [4,9,10] น่าแปลกที่บริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับ WM ไม่ใช่เป้าหมายของกระบวนทัศน์ NIBS ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษา MSL
MSL เป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวอย่างอิสระ ซึ่งในที่สุดก็ส่งผลให้เกิดลำดับหลายองค์ประกอบที่สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ [4,11] การศึกษาแสดงให้เห็นถึงการมีส่วนร่วมของ WM ใน MSL [12e14] WM หมายถึงความสามารถในการจัดเก็บและจัดการข้อมูลในใจชั่วคราว [15] ความแปรปรวนระหว่างบุคคลใน WM เช่น ประกอบด้วยจำนวนรายการที่สามารถจัดเก็บและทำงานกับ [4] นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับ MSL โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างกระบวนการจัดกลุ่มองค์ประกอบของเหตุการณ์เหล่านี้เป็น "ชิ้น"
กระบวนการที่เป็นก้อนนี้ส่งผลให้การเคลื่อนไหวเร็วขึ้น [16e18] การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดีมีความสามารถในการเรียนรู้ลำดับการเคลื่อนไหวลดลง [12,14] นอกจากนี้ การแก่ชรายังลดการทำงานของความรู้ความเข้าใจ รวมถึง WM [19] ดังนั้น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอายุ ความสามารถของ WM และ MSL จึงได้รับการเสนอแนะเมื่อเร็วๆ นี้ [14] แม้ว่าหลักฐานเชิงสาเหตุที่สนับสนุนข้อเสนอแนะนี้ยังคงมีจำกัด
เทคโนโลยีทางประสาทที่มีแนวโน้มที่จะให้หลักฐานเชิงสาเหตุคือการใช้ NIBS เช่น การกระตุ้นด้วยกระแสสลับผ่านกะโหลกศีรษะ (tACS) [20e23] เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถแทรกแซงกิจกรรมการสั่นที่กำลังดำเนินอยู่จากภายนอก และกำหนดเป้าหมายเครือข่ายเฉพาะ เช่น เครือข่าย fronto-parietal (FPN) เพื่อปรับปรุงหรือลดการทำงานของการรับรู้โดยเฉพาะ เช่น กระบวนการ WM[24,25]
FPN ซึ่งเป็นเครือข่ายที่เกี่ยวข้องกับ WM จะถูกเปิดใช้งานระหว่างงานลำดับมอเตอร์ [18,26e29] กระบวนการทางปัญญาอาศัยปฏิสัมพันธ์ที่ประสานกันภายในและระหว่างเครือข่ายสมอง ซึ่งดำเนินการในสมองด้วยกิจกรรมการสั่น [30,31] ตัวอย่าง Forex ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นโดยการซิงโครไนซ์การสั่นของการยิงของเซลล์ประสาท ซึ่งสร้างชุดของเซลล์ประสาทที่ทำหน้าที่คำนวณที่เหนือกว่า [31,32] กลไกการทำงานหลักของ tACS คือการฝึกหรือซิงโครไนซ์เครือข่ายประสาท[20,33]
ความถี่ในการกระตุ้นจะถูกปรับให้ตรงกับความถี่การสั่นภายนอกและสภาพสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง tACS ช่วยให้มีปฏิสัมพันธ์ภายนอกกับการแกว่งอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการเชื่อมโยงกันที่ดีขึ้นภายในเครือข่ายที่มีผลกระทบต่อพฤติกรรมที่เกี่ยวข้อง [23,33,34] การสั่นของเส้นประสาทในช่วงทีต้า (4e8 Hz) มีส่วนร่วมในงาน WM โดยจะเพิ่มพลังทีต้าในระหว่างโหลด WM เพิ่มขึ้น [35e37] โปลาเนีย และคณะ และ Violante และคณะ ได้แสดงให้เห็นความสัมพันธ์เชิงสาเหตุระหว่างการซิงโครไนซ์ของการสั่นของทีต้าด้วยความแตกต่างของเฟส 0 ⁰ ใน FPN และการปรับปรุงประสิทธิภาพของ WM [24,25] อย่างไรก็ตาม ยังขาดความรู้เกี่ยวกับผลกระทบของการซิงโครไนซ์ที่เกิดจาก ACS ของการสั่นของทีต้าใน FPN และ MSL
ในการศึกษานี้ เรามีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดความสัมพันธ์เชิงสาเหตุระหว่าง WM และ MSL ในผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดี ในการทำเช่นนี้ มีการใช้เทต้า tACS แบบเฉพาะบุคคลกับเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าส่วนหน้าด้านขวา (DLPFC) และเยื่อหุ้มสมองข้างขม่อมด้านหลัง (PPC) ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อปรับปรุง MSL โดยใช้การฝึกงานการแตะนิ้วตามลำดับ (SFTT) [3] เพื่อประเมินความสำคัญของ WM ระหว่าง MSL และผลกระทบจากการกระตุ้น FPN อย่างไร จึงมีการใช้ SFTT สองเวอร์ชัน เวอร์ชันต่างกันในแง่ของโหลด WM ต่ำและสูง
โหลด WM อยู่ในระดับต่ำโดยการแสดงลำดับบนหน้าจออย่างชัดเจนระหว่างงาน [38] ในเวอร์ชันโหลด WM สูง จะต้องจดจำเหตุการณ์เหล่านี้ก่อนเริ่มงาน และไม่ได้แสดงในระหว่างงาน การบำรุงรักษาลำดับออนไลน์ในขณะที่ทำการเคลื่อนไหวนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการ WM [39]
นอกจากนี้ เรายังตรวจสอบว่ากระบวนทัศน์การกระตุ้นในปัจจุบันช่วยปรับปรุง WM ด้วยการใช้งาน N-back หรือไม่ [24] จากการศึกษานี้ เราได้แนะนำ FPN ให้เป็นเป้าหมายในการกระตุ้นเพิ่มเติมสำหรับประสิทธิภาพของการเคลื่อนไหวและการเพิ่มประสิทธิภาพการเรียนรู้ และให้ความกระจ่างเกี่ยวกับความสำคัญของการนำกระบวนการรับรู้มาพิจารณาในระหว่างกระบวนทัศน์ MSL
2. วิธีการ
2.1. ผู้เข้าร่วม
ในการศึกษานี้ เราคัดเลือกผู้เข้าร่วมที่มีสุขภาพดี แก่กว่า และถนัดขวา N ¼ 21 คน (ผู้หญิง N ¼ 11 คน อายุเฉลี่ย ± sd: 69.6 ± 4.4, ความฉลาดทางด้านข้างเฉลี่ย ความถนัดมือของเอดินบะระ 85.03 ± 17.3) [40] ข้อมูลของผู้เข้าร่วม N ¼ 20 คนได้รับการพิจารณาเนื่องจากการออกจากผู้เข้าร่วมหนึ่งรายซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงด้านสุขภาพกายที่ไม่เกี่ยวข้อง เกณฑ์การคัดเลือกคือ: 60 ปี [41e43] ถนัดขวา และไม่มีข้อห้ามในการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าผ่านกะโหลกศีรษะ (tES)
เกณฑ์การยกเว้น ได้แก่ โรคทางระบบประสาทจิตเวช ประวัติอาการชัก ยาที่อาจเกิดปฏิกิริยากับ tES ความผิดปกติของระบบกล้ามเนื้อและกระดูกที่ทำให้การเคลื่อนไหวของนิ้วมือบกพร่อง นักดนตรีมืออาชีพ และการบริโภคยาเสพติด ผู้เข้าร่วมทุกคนได้ลงนามในหนังสือยินยอมแล้ว การศึกษาดำเนินการตามประกาศของเฮลซิงกิ [44] ได้รับการอนุมัติด้านจริยธรรมจากคณะกรรมการจริยธรรมประจำเขตในเมืองโวด์ ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ (หมายเลขโครงการ: 2017-00765)
2.2. การออกแบบการทดลอง
การออกแบบการศึกษานี้เป็นแบบ double-blind ควบคุมการหลอกลวง และแบบ cross-over ประกอบด้วยสองเซสชันก่อนครอสโอเวอร์และสองเซสชันหลังครอสโอเวอร์ ในระหว่างเซสชั่นในวันที่ 1 ผู้เข้าร่วมจะได้รับแจ้ง คัดกรอง และขอให้กรอกแบบสอบถามสามแบบที่แตกต่างกัน (แบบสอบถามความปลอดภัยของ tES, Edinburgh HandednessInventory (EHI), Center for Epidemiological Studies DepressionScale (CES-D)) [40,45] หลังจากนั้น ผู้เข้าร่วมทำการทดสอบ Nback ด้วยการรับ EEG เพื่อวิเคราะห์ความถี่สูงสุด
หลังจากการวัด EEG ผู้เข้าร่วมได้ฝึกยนต์และฝึกการรับรู้ด้วย tACS พร้อมกัน วันถัดไป ผู้เข้าร่วมทำเฉพาะการฝึกยนต์ด้วย tACS เงื่อนไขการกระตุ้นจะคงเดิมทั้งสองวันติดต่อกัน และมีการเปลี่ยนแปลงหลังจากการครอสโอเวอร์ ลำดับการกระตุ้นถูกกำหนดในรูปแบบการสุ่มหลอกโดยผู้ทดลองที่ไม่เกี่ยวข้องกับการรวบรวมข้อมูล
สภาพการตาบอดในการกระตุ้นของทั้งผู้เข้าร่วมและผู้ทดลองได้รับการรับรองโดยผู้ทดลองเพิ่มเติมที่ตั้งค่าพารามิเตอร์และเปิดเครื่องกระตุ้นในระหว่างการทดลอง ระหว่างเซสชันครอสโอเวอร์ก่อนและหลังมีระยะเวลาขั้นต่ำสองสัปดาห์ ขึ้นอยู่กับงานก่อนหน้าของเรา [46] งานเดิมที่มีลำดับต่างกันถูกทำซ้ำหลังจากการข้าม ไม่รวมแบบสอบถาม โปรดดูรูปที่ 1 A สำหรับไทม์ไลน์ของการออกแบบการศึกษา
For more information:1950477648nn@gmail.com
