ระลอกคลื่นที่แพร่หลายประสานกิจกรรมเยื่อหุ้มสมองของมนุษย์ระหว่างการนอนหลับ การตื่น และการเรียกคืนความทรงจำ ตอนที่ 2

Hippocampal Sharpwave Ripples นำไปสู่ ​​Cortical Ripples ระหว่าง NREM

ในขณะที่ผลลัพธ์ข้างต้นแสดงให้เห็นว่าระลอกคลื่นในเยื่อหุ้มสมองนำหน้าระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสในระหว่างการตื่น ลำดับระหว่าง NREM ดูเหมือนจะเป็นภาพผสม ซึ่งเราตั้งสมมติฐานไว้ขึ้นอยู่กับว่าระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสเกิดขึ้นในบริบทของคลื่นแหลมหรือแกนหมุน (2, 21, 22) เราพบว่าระลอกคลื่นแหลมคมของฮิปโปแคมปัสนำหน้าเยื่อหุ้มสมองอย่างมีนัยสำคัญโดย ∼ 250 ms (SI ภาคผนวก, รูปที่ S4A; P=0.002, การทดสอบทวินามสองด้าน, ค่าที่คาดหวัง=0.5) ในขณะที่ ระลอกของแกนหมุนเกิดขึ้นพร้อมกัน (SI ภาคผนวก, รูปที่ S4B; P=1)

ความสัมพันธ์ระหว่างระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสกับความทรงจำเป็นประเด็นที่น่าสนใจอย่างยิ่ง ฮิบโปเป็นหนึ่งในบริเวณที่สำคัญที่สุดในสมอง ตั้งอยู่ภายในกลีบขมับและเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการทำงานของการรับรู้ เช่น การเรียนรู้และความทรงจำ ระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสเป็นกิจกรรมสมองประเภทพิเศษที่คิดว่าเกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสหน่วยความจำและการบูรณาการข้อมูล ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้ใช้ความพยายามอย่างไม่หยุดยั้งในการสำรวจกลไกภายในของระลอกคลื่นและความทรงจำของฮิปโปแคมปัสอย่างลึกซึ้ง

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าระลอกคลื่นของฮิปโปแคมปัสเป็นกิจกรรมทางไฟฟ้าของเซลล์พิเศษในฮิบโปซึ่งมักจะเกิดขึ้นเมื่อสมองอยู่ในสภาวะเงียบ กระบวนการสร้างระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสต้องใช้ปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยหลายประการ รวมถึงการควบคุมยีน การถ่ายโอนสัญญาณประสาท ฯลฯ เมื่อระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสก่อตัวขึ้น พวกมันจะช่วยเสริมสร้างกระบวนการเข้ารหัสหน่วยความจำที่เกี่ยวข้อง

การศึกษาครั้งหนึ่งแสดงให้เห็นว่าความแข็งแกร่งของระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความแข็งแกร่งของความจำ เมื่อสมองอยู่ในสภาวะเงียบสงบ เซลล์ประสาทในฮิปโปแคมปัสจะผลิตกิจกรรมทางไฟฟ้าจำเพาะซึ่งมีรูปแบบคล้าย "เด้ง" ช่วยให้ความทรงจำถูกแปลงและเก็บไว้ในสมอง ขณะเดียวกัน ระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสยังสามารถปรับปรุงการ การประสานกันของเซลล์ประสาทในสมอง เสริมสร้างการเชื่อมต่อและการส่งข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาทต่างๆ

จากผลการวิจัยข้างต้น เราสามารถสรุปได้ว่าระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเข้ารหัสและจัดเก็บหน่วยความจำของสมอง ด้วยการส่งเสริมกิจกรรมในฮิบโปและเสริมสร้างการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้อง เราสามารถปรับปรุงการจัดเก็บและการเรียกค้นความทรงจำในสมองได้ ในเวลาเดียวกัน เรายังสามารถสร้างสภาพแวดล้อมที่ดีขึ้นสำหรับสมองและส่งเสริมการสร้างระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสผ่านโภชนาการที่สมดุล การออกกำลังกายในระดับปานกลาง และการรักษาสุขภาพจิต ซึ่งส่งผลให้ความจำดีขึ้น

โดยสรุป ความสัมพันธ์ระหว่างระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสกับความทรงจำเป็นประเด็นที่ต้องวิจัยอย่างเข้มข้น ด้วยการศึกษากลไกภายในอย่างลึกซึ้ง เราสามารถสำรวจวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพหน่วยความจำที่มีประสิทธิผลมากขึ้น ซึ่งจะนำคุณประโยชน์มาสู่การเรียนรู้ส่วนบุคคลและการพัฒนาอาชีพมากขึ้น ให้เราดำเนินการร่วมกันเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่ดีขึ้นสำหรับสมองของเราและกลายเป็นตัวเราในเวอร์ชันที่ดีขึ้น! จะเห็นได้ว่าเราต้องปรับปรุงความจำ และ Cistanche Deserticola สามารถปรับปรุงความจำได้อย่างมาก เนื่องจาก Cistanche Deserticola ยังสามารถควบคุมความสมดุลของสารสื่อประสาท เช่น การเพิ่มระดับของอะเซทิลโคลีนและปัจจัยการเจริญเติบโต สารเหล่านี้จำเป็นต่อความจำและการเรียนรู้ นอกจากนี้ เนื้อสัตว์ยังช่วยเพิ่มการไหลเวียนของเลือดและส่งเสริมการส่งออกซิเจน ซึ่งช่วยให้สมองได้รับสารอาหารและพลังงานที่เพียงพอ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความมีชีวิตชีวาและความอดทนของสมอง

คลิกรู้อาหารเสริมเพื่อเพิ่มความจำ

ผลลัพธ์เหล่านี้เสริมข้อเสนอแนะก่อนหน้านี้ที่ว่าระลอกคลื่นชาร์ปและสปินเดิลมีส่วนช่วยตามลำดับในการรวมเข้าด้วยกัน โดยรวมแล้ว ตามที่ทำนายไว้โดยแบบจำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างฮิปโปแคมปัสกับคอร์ติคัลสำหรับความทรงจำ ระลอกคลื่นของฮิปโปแคมปัสมักจะนำไปสู่เยื่อหุ้มสมองในระหว่างการนอนหลับ และเยื่อหุ้มสมองมักจะนำไปสู่ฮิปโปแคมปัสในระหว่างการตื่น

การเกิดขึ้นร่วมของ Cortical Ripple นั้นอำนวยความสะดวกผ่านการเปิดใช้งานในหลายไซต์

ในผู้ป่วยแต่ละราย เราพบว่าเมื่อไซต์เยื่อหุ้มสมองสองแห่งเกิดการแตกหัก อาจต้องมีไซต์เพิ่มเติมอย่างน้อยหนึ่งไซต์เข้าร่วม (SI ภาคผนวก รูปที่ S5) เพื่อทดสอบว่าไซต์คอร์เทกซ์สองไซต์ที่ยุบตัวทำให้ไซต์อื่นมีโอกาสกระเพื่อมมากขึ้นหรือไม่ เราคำนวณการทดสอบสัดส่วน χ2 สำหรับกลุ่มที่เป็นไปได้ทั้งหมดของช่องสามคอร์ติคัลภายใต้สมมติฐานว่างว่าการเกิดขึ้นร่วมของช่อง A และ B ไม่มีความสัมพันธ์กับ co- การเกิดขึ้นของ A และ C เราพบว่าการเกิดขึ้นร่วมกันเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของไซต์ที่สามในค่าเฉลี่ย 14.1% ของแฝดในช่วง NREM และ 38.8% ในระหว่างการตื่น (ผลลัพธ์เฉพาะผู้ป่วยรายงานใน SIAppendix, ตารางที่ 4, χ2 การทดสอบสัดส่วน, FDR- แก้ไขค่า P ข้ามช่องสามช่องภายในผู้ป่วย)

In further support that rippling is facilitated through activation across multiple sites, we found that the number of ripple co-occurrences relative to chance increased with the number of locations rippling (>2) (รูปที่ 2D) การเพิ่มขึ้นดังกล่าวเด่นชัด โดยที่จำนวนที่สังเกตได้ของการเกิดร่วมสัมพันธ์กับเส้นฐานที่ 25% ของช่องสัญญาณทั้งหมดเพิ่มขึ้นด้วยปัจจัย ∼104 ในระหว่างตื่น และ ∼5 × 103 ในระหว่าง NREM ดังนั้น ระลอกคลื่นดูเหมือนจะทำให้เกิดระลอกคลื่นมากขึ้น โดยบอกเป็นนัยว่า ความเป็นไปได้ของการแพร่กระจายแบบเสริมแรงด้วยตนเอง

ระลอกคลื่นในเยื่อหุ้มสมองเกิดขึ้นร่วมกันอย่างแข็งแกร่งตลอดระยะทาง

ระลอกคลื่นที่มีผลผูกพันต้องเกิดขึ้นร่วมกันทั่วบริเวณเยื่อหุ้มสมองที่แพร่หลาย เราเปรียบเทียบความน่าจะเป็นแบบมีเงื่อนไขของการเกิดร่วมกันของคอร์ติโค-คอร์ติคัลริปเปิล (กล่าวคือ ความน่าจะเป็นของริปเปิลในไซต์หนึ่งของคอร์ติคัลที่มีการกระเพื่อมในไซต์คอร์เทกซ์อื่น โดยต้องมีการทับซ้อนกันมากกว่าหรือเท่ากับ 25- มิลลิวินาที) กับระยะทางที่เพรียวลมของสสารสีขาวระหว่าง ไซต์เยื่อหุ้มสมอง ระยะทางที่คล่องตัวถูกคำนวณโดยใช้ผืน 36 0 ผืนของแผนที่ HCP-MMP1.0 (23) ตามที่กำหนดโดยการตรวจเอกซเรย์ด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบกระจายความน่าจะเป็น (24) และค่าเฉลี่ยประชากร (25)

เราพบว่าความน่าจะเป็นของการกระเพื่อมของคอร์ติโก-คอร์ติคัลไม่ได้ลดลงตามระยะห่างของเส้นใยทางเดินระหว่าง NREM (รูปที่ 2E, r=0.04, P=0.22, เอฟเฟกต์แบบผสมเชิงเส้นกับผู้ป่วยเป็นผลแบบสุ่ม) แต่ค่อนข้าง ได้รับการดูแลจนถึงระยะห่าง 25- ซม. ทั่วทั้งกลีบ และระหว่างซีกโลก ระหว่างการตื่น ความน่าจะเป็นของระลอกคลื่นยังคงอยู่ตลอดช่วงระยะทางนี้ แม้ว่าจะมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงที่อ่อนแอแต่มีนัยสำคัญ (รูปที่ 2F, r=0 .10, P=4 × 105) ดู SI ภาคผนวก รูปที่ S6A และ B สำหรับผู้ป่วยแต่ละราย

ระลอกคลื่นในบริเวณเยื่อหุ้มสมองทั้งหมดเกิดขึ้นร่วมกับ HippocampalRipples

ก่อนหน้านี้มีรายงานว่าการมีเพศสัมพันธ์ระลอกคลื่นเกิดขึ้นระหว่าง parahippocampal gyrus และ 16.4% ของอิเล็กโทรดขมับด้านข้าง แต่มีเพียง 3.3% ของ rolandic (8) อาจสะท้อนตำแหน่งทางกายวิภาคของฮิบโปแคมปัสที่ปลายสุดของลำดับชั้นเยื่อหุ้มสมอง (26) อย่างไรก็ตาม เราพบว่าระลอกคลื่น hippocampal เกิดขึ้นร่วมกับระลอกคลื่นในพื้นที่เยื่อหุ้มสมองทั้งหมดในอัตราที่เท่ากันโดยประมาณทั้งใน NREM และการตื่น

การใช้ดัชนี myelination เป็นตัวชี้วัดตำแหน่งในลำดับชั้นของเยื่อหุ้มสมอง (พื้นที่การเชื่อมโยงมี myelinated น้อยกว่า (27)) เราพบว่ามีผลกระทบที่อ่อนแอ แต่มีนัยสำคัญในระหว่าง NREM แต่ไม่ตื่น ในระหว่าง NREM การเกิดขึ้นร่วมของ hippocampo-cortical มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับ myelination (SI ภาคผนวก รูปที่ S7; r=0.15, P=0.01) ซึ่งบ่งชี้ว่าระลอกคลื่นฮิปโปแคมปัสมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นร่วมกับระลอกคลื่นในบริเวณเยื่อหุ้มสมองปฐมภูมิมากกว่าเล็กน้อย

Cortico-Cortical และ Hippocampo-Cortical Ripple เกิดขึ้นร่วมกันก่อนการเรียกคืน

. ถ้าระลอกคลื่นในบริเวณเปลือกนอกที่แตกต่างกันผูกองค์ประกอบของความทรงจำ ก็คาดว่าเยื่อหุ้มสมองระลอกคลื่นจะเกิดขึ้นร่วมกันก่อนหน้าการเรียกคืนคิว ซึ่งกำหนดให้องค์ประกอบเหล่านั้นต้องถูกกระตุ้นร่วม เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ เราได้วิเคราะห์ข้อมูลงานหน่วยความจำที่เชื่อมโยงคู่กันจากผู้ป่วย SEEG ห้าราย (รูปที่ 3A และ SI ภาคผนวก ตารางที่ 1 และ 5) ก่อนการเรียกคืนล่าช้า มีการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการเกิดระลอกคลื่นของเยื่อหุ้มสมอง (P=1 × 1,011; แบบจำลองเอฟเฟกต์แบบผสมเชิงเส้นโดยที่ผู้ป่วยเป็นผลแบบสุ่ม) ของโอกาส 330% (คำนวณบนพื้นฐานการทดลอง ดังนั้น โอกาส ถูกกำหนดแยกกันสำหรับการเรียกคืนทันทีและล่าช้า) และการเพิ่มขึ้นของการเกิดขึ้นร่วมกันของระลอกคอร์ติโค - คอร์ติคัลที่เพิ่มมากขึ้นถึง 758% เมื่อเทียบกับโอกาส (P=0.0004; Fig.3B–E)

นอกจากนี้ การเกิดระลอกคลื่นในเยื่อหุ้มสมอง (P=0.002) และคอร์ติโค-คอร์ติคอล (P=0.002) และฮิปโปแคมโป-คอร์ติคอล (P=0.008) การมอดูเลตการเกิดร่วมของระลอกคลื่นมีมาก่อนมากกว่า ล่าช้าvs การเรียกคืนทันทีซึ่งมีสิ่งเร้าและการตอบสนองเหมือนกัน สุดท้าย การกระเพื่อมของคอร์ติโคคอร์ติคอล (P=0.04) และฮิปโปแคมโปคอร์ติคอล (P=0.004) ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นก่อนหน้าการเรียกคืนแบบล่าช้าที่ถูกต้องและไม่ถูกต้อง ซึ่งไม่ใช่กรณีของระลอกคลื่นเยื่อหุ้มสมอง (P=0.08) หรือ hippocampal (P=0.94) โดยทั่วไป

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเรียกคืนเพื่อนร่วมงานที่จับคู่ล่าช้าแต่ไม่ได้ทันทีนั้นได้รับความเสียหายอย่างรุนแรงจากความเสียหายของฮิปโปแคมปัส (12) ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการกระเพื่อมที่เพิ่มขึ้นระหว่างไซต์เยื่อหุ้มสมองและระหว่างฮิบโปแคมปัสและคอร์เทกซ์ในระหว่างการดึงข้อมูลชุดค่าผสมใหม่ของรายการที่ไม่เกี่ยวข้องก่อนหน้านี้ซึ่งขึ้นอยู่กับฮิปโปแคมปัส การค้นพบนี้สนับสนุนสมมติฐานที่ว่าการกระเพื่อมของเปลือกฮิปโปแคมโปและคอร์ติโคคอร์ติคอลอาจนำไปสู่การสร้างความทรงจำที่ประกาศในมนุษย์ขึ้นใหม่

เนื่องจากสภาวะของสมองอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการเรียกคืน เราจึงทดสอบว่ามีความแตกต่างในแอมพลิจูดของการวิเคราะห์อัลฟ่า (7 ถึง 13 Hz) ระหว่างการตอบสนองที่ถูกต้องและไม่ถูกต้องหรือไม่ เราไม่พบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในแอมพลิจูดของการวิเคราะห์อัลฟ่าเฉลี่ยข้ามช่องคอร์ติคัลภายในกรอบเวลา ±1- รอบเวลาตอบสนองสำหรับการแก้ไข ไม่ถูกต้องสำหรับผู้ป่วยห้ารายที่มีข้อมูลงานเชื่อมโยงแบบคู่ (P=0.24 ถึง 0.64 และ t=0.36 ถึง 1.6, การทดสอบสองตัวอย่างด้านเดียว ค่า P ที่แก้ไขโดย FDR สำหรับผู้ป่วยหลายราย)

Cortical Ripples Phase-Lock ข้ามภูมิภาคที่แพร่หลาย

การสั่นแบบล็อคเฟสในตำแหน่งที่แพร่หลายได้รับการตั้งสมมติฐานเพื่อรองรับการบูรณาการ ("การเชื่อมโยง") ขององค์ประกอบที่แตกต่างกันของเหตุการณ์ทั่วพื้นผิวเยื่อหุ้มสมอง สำหรับคู่ช่องสัญญาณแต่ละคู่ เราคำนวณค่าการล็อกเฟส (PLV) ซึ่งเป็นการวัดความสอดคล้องของเฟส 70- ถึง 100- เฮิร์ตซ์ระหว่างไซต์ต่างๆ โดยไม่ขึ้นกับแอมพลิจูด (28) ตลอดเหตุการณ์ระลอกคลื่นทั้งหมด ใน NREM หรือตื่นอยู่ โปรดทราบว่าความสอดคล้องถูกวัดระหว่างระลอกคลื่นต่างๆ ในแต่ละถัง 1- ms ที่สัมพันธ์กับศูนย์กลางระลอกคลื่น ไม่ใช่ภายในแกนกลาง

เราพบ PLV ที่มีนัยสำคัญของระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นร่วมระหว่างภูมิภาคเยื่อหุ้มสมองตัวอย่างทั้งหมด รวมถึงระหว่างซีกโลก ในทั้งสองรัฐ (รูปที่ 4A–C) มีคู่ช่องสัญญาณที่มีการปรับ PLV อย่างมีนัยสำคัญระหว่าง NREM มากกว่าการตื่น (รูปที่ 4C และ SI ภาคผนวก ตารางที่ 6; หลัง FDR P < 0.05, การทดสอบการสุ่ม; ผลลัพธ์ที่ไม่มีนัยสำคัญในภาคผนวก SI, รูปที่ S8A และ B)

ตัวอย่างของระยะที่สอดคล้องกันระหว่างตำแหน่งเยื่อหุ้มสมองสองตำแหน่งบนระลอกคลื่นสองอันแสดงในรูปที่ 4A สำหรับคู่ช่องสัญญาณแต่ละคู่ PLV ถูกวัดในแต่ละเวลาแฝงที่สัมพันธ์กับศูนย์กลางของระลอกคลื่น (รูปที่ 4B) และหลักสูตรเวลาเหล่านี้ถูกเฉลี่ยในคู่ช่องสัญญาณที่สำคัญทั้งหมด (รูปที่ 4C) PLV ที่เพิ่มขึ้นคงอยู่ตลอดระยะเวลาที่ไซต์ต่างๆ มีระลอกคลื่นและเกิดขึ้นอย่างกะทันหันจากระดับพื้นฐาน หลักสูตรเวลา PLV มีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่งในคู่ข้ามช่องสัญญาณ ในระหว่างการนอนหลับ คู่ช่องคอร์ติโค-คอร์ติคอล 2,106/2,275 คู่มีระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นร่วมมากกว่า 40 คลื่น ซึ่งจำเป็นสำหรับการประมาณค่า PLV ที่น่าเชื่อถือ ในจำนวนนี้ 26.3% (554/2,106) มีการปรับ PLV ที่มีนัยสำคัญ

ในระหว่างการตื่นนอน 1,939/2,275 ระลอกคลื่นเกิดขึ้นร่วมมากกว่า 40 ระลอก และ 13.9% (269/1,939) ระลอกคลื่นเหล่านี้มีการปรับ PLV ที่มีนัยสำคัญ (SI Appendix ตารางที่ 6) เช่นเดียวกับที่เราพบสำหรับการเกิดร่วมกัน (SI Appendix, Fig.S3A) ) PLV ระลอกคอร์ติโก - คอร์ติคัลสูงสุดในคู่ช่องสัญญาณมีความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่าง NREM และการตื่น (SIAppendix, รูปที่ S3B; r=0.20, P=4 × 1,022, นัยสำคัญของr) โดยสรุป พบว่าไซต์คู่ที่อยู่ห่างไกลทั่วทั้งคอร์เทกซ์มีระยะที่สอดคล้องกันระหว่างระลอกคลื่นทั้งใน NREM และตื่น

ระลอกคลื่นที่ล็อคเฟสมีช่วงของ Phase Lagsin NREM ที่กว้างกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการตื่นและอาจแปรผันตลอดทั้งคืน

หลังจากแสดงให้เห็นถึงการล็อคเฟสที่สำคัญระหว่างไซต์เยื่อหุ้มสมองเราได้ประเมินการกระจายตัวของมุมเฟสเฉลี่ยแบบวงกลมทั่วคู่ของไซต์ เราพบว่าในระหว่าง NREM มุมเฟสเฉลี่ยสำหรับคู่ไซต์เยื่อหุ้มสมองที่แตกต่างกันที่มีการล็อคเฟสระลอกคลื่นอย่างมีนัยสำคัญมีการกระจายที่ค่อนข้างสม่ำเสมอจาก {{0}} ถึง 2π เรเดียน (รูปที่ 4D, ล่างซ้าย) อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการตื่น เฟสระลอกคลื่นจะล่าช้าระหว่างคู่ต่างๆ มีแนวโน้มเป็น ∼ 0 หรือ ∼ π (รูปที่ 4D, ล่างขวา)

ความแตกต่างนี้มีนัยสำคัญ (P {{0}} × 108, χ2=29.8, df=1; โดยใช้การนับภายใน 0 ± π/6 หรือ π ± π/6 เทียบกับนอกช่วงเหล่านี้สำหรับ NREM เทียบกับ ตื่น) การสังเกตนี้ชี้ให้เห็นถึงแนวโน้มที่มากขึ้นต่อความล่าช้าของเฟสศูนย์ในระหว่างการตื่น เราแสดงหลักฐานด้านล่างว่าความล่าช้า ∼ 0 และ π นั้นเทียบเท่ากับการใช้งานและอาจเนื่องมาจากความแปรปรวนในการวางตำแหน่งหน้าสัมผัสอิเล็กโทรดแบบละเอียดที่สัมพันธ์กับชั้นคอร์เทกซ์ สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับแนวโน้มที่มากขึ้นของระลอกคลื่นในการจับคู่ที่เวลาแฝงใกล้เป็นศูนย์ในระหว่างการตื่น (รูปที่ 2A)

นอกจากนี้เรายังทดสอบว่าเฟสล่าช้าระหว่าง NREM แปรผันข้ามคืนหรือไม่ สำหรับผู้ป่วยแต่ละรายที่มีการนอนหลายคืน (n {{0}}) เราเปรียบเทียบระยะระลอกคลื่นระหว่างคู่คืนการนอนหลับที่เป็นไปได้ทั้งหมดภายในคู่ช่องสัญญาณที่มีการมอดูเลต PLV ที่มีนัยสำคัญ เราพบว่าคู่ดังกล่าว 51.8% (1,256/2,426) มีความล่าช้าของเฟสที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างคืน (รูปที่ 4E; โพสต์ FDR P <0.05, การทดสอบวัตสัน – วิลเลียมส์; ขั้นต่ำ 30 ระลอกต่อคืนต่อคู่ช่องสัญญาณ) ความแตกต่างในเฟสแล็กของระลอกคลื่นระหว่างตำแหน่งเปลือกนอกบางแห่ง บ่งชี้ว่าพวกมันอาจมีส่วนร่วมในเครือข่ายที่แตกต่างกันข้ามคืน ดังเช่นที่อาจเกิดขึ้น ตัวอย่างเบื้องต้น เมื่อเปิดใช้งานการแสดงเยื่อหุ้มสมองที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำที่แตกต่างกันอีกครั้ง ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันนี้ได้รับการบันทึกไว้ในแบบจำลองเยื่อหุ้มสมองขนาดใหญ่ (29)

ระลอกเฟสล็อคอย่างแข็งแกร่งในระยะทางไกล

เนื่องจากความทรงจำที่เปิดเผยมีลักษณะเฉพาะรวมองค์ประกอบที่แตกต่างกันซึ่งถูกเข้ารหัสไว้ในตำแหน่งเยื่อหุ้มสมองที่แพร่หลายในทั้งสองซีกโลก กระบวนการทางประสาทสรีรวิทยาใดๆ ที่สนับสนุนการเข้ารหัส การรวมตัว หรือการดึงข้อมูลเหล่านั้นจะต้องทำงานเช่นเดียวกันในระยะทางเหล่านั้น ดังนั้นเมื่อพิจารณาว่าการเกิดขึ้นของระลอกคลื่นคอร์ติโค - คอร์ติคัลนั้นมีการลดลงเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยตามระยะทาง (ทดสอบได้ถึง 200 มม. รูปที่ 2E และ F) เราตั้งสมมติฐานว่าการล็อคเฟสระลอกคอร์ติโคคอร์ติคัลก็ไม่ลดลงตามระยะทางเช่นกัน

แท้จริงแล้ว เราพบว่า เช่นเดียวกับการเกิดขึ้นร่วมของระลอกคลื่น สัดส่วนของคู่ช่องสัญญาณที่มีการมอดูเลต PLV ที่มีนัยสำคัญ (รูปที่ 4F; r=0.07, P=0.36, เอฟเฟกต์แบบผสมเชิงเส้นกับผู้ป่วย เอฟเฟกต์แบบสุ่ม) และขนาดของการปรับ PLV เหล่านี้ (รูปที่ 4G; r=0.05, P=0.67) ไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญด้วยระยะห่างของทางเดินเส้นใยที่แทรกแซงระหว่าง NREM ในระหว่างการตื่น มีการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในสัดส่วนของคู่ช่องสัญญาณที่มีการมอดูเลต PLV อย่างมีนัยสำคัญพร้อมระยะทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะทางที่สั้นกว่า (รูปที่ 4F; r=0.07, P=0.001) แต่ไม่มีการลดลง ในขนาดของการปรับช่องคู่ที่สำคัญ PLV ด้วยระยะทาง (รูปที่ 4G; r=0.004, P=0.94) ดังนั้นการกระทำทางสรีรวิทยาที่ได้รับการสนับสนุนโดยการกระเพื่อมอาจขยายไปทั่วพื้นผิวเยื่อหุ้มสมองทั้งหมด

การล็อคเฟสเพิ่มขึ้นพร้อมกับไซต์คอร์เทกซ์ที่เกิดการยุบตัวมากขึ้น

ระลอกคลื่นมักจะล็อคเฟสในหลาย ๆ ไซต์ รวมถึงระหว่างซีกโลก (รูปที่ 4H) และตามที่อธิบายไว้ข้างต้น เราพบว่าไซต์สองแห่งที่เกิดการยุบตัวทำให้มีโอกาสมากขึ้นที่ไซต์ที่สามจะเกิดการยุบตัว การค้นพบนี้ทำให้เกิดคำถามว่าการเปิดใช้งานเครือข่ายระลอกคลื่นที่แพร่หลายนั้นเอื้อต่อการซิงโครไนซ์เครือข่ายที่มากขึ้นหรือไม่ เราพบความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงเชิงบวกที่แข็งแกร่งระหว่างจำนวนไซต์ที่กระเพื่อมและแอมพลิจูดสูงสุดของการล็อคเฟสระลอกคอร์ติโก - คอร์ติคัล (รูปที่ 4I)

ผลลัพธ์เหล่านี้พบอีกครั้งเมื่อใช้ ΔPLV (peak PLVminus baseline PLV) แทน PLV สูงสุด (ΔPLV: n {{0}}/17 ผู้ป่วยที่มีนัยสำคัญระหว่าง NREM, n=1/17 นัยสำคัญ ระหว่างตื่น หลัง FDR P < 0.05 นัยสำคัญของ r) เพื่อทดสอบว่าคอริปเปิลที่มากขึ้นนั้นเกิดจากการกระเพื่อมที่มากขึ้นหรือไม่ เราได้วัดค่าเฉลี่ย 70- ถึง 100- เฮิรตซ์ในการวิเคราะห์แอมพลิจูดของคอริปเปิล และพบว่ามีเพียงผู้ป่วย 2/17 รายใน NREM และผู้ป่วย 0/17 รายที่ตื่นอยู่เท่านั้นที่มีความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญ (หลัง FDR P <0.05, นัยสำคัญของ r) และความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญมีทั้งเชิงลบ แสดงให้เห็นว่าการรวมตัวกันมากขึ้นไม่ได้เกิดจากแอมพลิจูดที่มากขึ้น โดยสรุป การเกิดขึ้นร่วมของระลอกคลื่นจะส่งเสริมการเกิดขึ้นร่วมเพิ่มเติม ซึ่งช่วยเพิ่มการล็อคเฟส

Cortico-Cortical Coripples มีความล่าช้าของเฟสที่สม่ำเสมอตลอดวงจรต่อเนื่องกัน

เราตั้งสมมติฐานว่าคู่ของไซต์จะ "ล็อกเฟส" ได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดวงจรระลอกคลื่นที่ต่อเนื่องกัน เนื่องจากความถี่การแกว่งของระลอกคลื่นที่ ∼ 9 0 เฮิร์ตซ์ มีความคล้ายคลึงกันมากในระลอกคลื่นและตำแหน่ง สำหรับแต่ละระลอกจากคู่ช่องคอร์ติโก-คอร์ติคัลแต่ละคู่ เราได้คำนวณ PLV ข้ามความล่าช้าระหว่างระลอกทั้งสองโดยใช้จุดสูงสุดทั้งห้าที่อยู่ใกล้กับศูนย์เวลาระลอกคลื่นมากที่สุด และพบว่าการล็อคเฟสล็อคภายในระลอกคลื่นที่สำคัญสำหรับ 98.3% ของ 807,213 ระลอกคลื่นระหว่าง NREM และ 98.0% ของ 1,348,696 ระลอกระหว่างตื่น (P <0.05; การทดสอบการสุ่ม, n=1, 000 ความล่าช้าของเฟสสุ่ม, การแก้ไข FDR ข้ามระลอกคลื่น) ดังนั้นการล็อคเฟสภายในระลอกคลื่นจึงมีอยู่ในคอร์ริปเปิลคอร์ติโก - คอร์เทกซ์เกือบทั้งหมด

คู่ Hippocampo-Cortical ไม่ค่อยมีเฟสล็อค

การล็อคเฟสของคอร์ติโก-คอร์เทกซ์สามารถขับเคลื่อนผ่านเครือข่ายของออสซิลเลเตอร์คอร์เทกซ์คู่ กลไกการขับเคลื่อนส่วนกลาง หรือการผสมผสาน เนื่องจากระลอกคลื่นของฮิปโปแคมปัสเกิดขึ้นร่วมกันอย่างมากกับระลอกคลื่นในเยื่อหุ้มสมอง (รูปที่ 2B) เราจึงตรวจสอบว่าฮิบโปแคมปัสขับเคลื่อนการล็อคเฟสของระลอกคลื่นในเยื่อหุ้มสมองหรือไม่โดยการทดสอบว่ามีการล็อคเฟสระหว่างคอริปเปิลของฮิปโปแคมโป - คอร์เทกซ์หรือไม่

สำหรับคู่ฮิปโปแคมโป-คอร์ติคัลระหว่างการนอนหลับ 277/461 มีระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นร่วมกันมากกว่า 40 เส้น และ 1.4% (4/277) มีการปรับ PLV ที่มีนัยสำคัญ ในระหว่างการตื่น 333/461 ของคู่ช่องสัญญาณฮิปโปแคมโป - เยื่อหุ้มสมองมีระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นมากกว่า 40 ระลอก และ 0.3% (1/333) ของสิ่งเหล่านี้มีการปรับ PLV อย่างมีนัยสำคัญ (SI ภาคผนวก, รูปที่ S8C – F และตาราง S6)

การตรวจสอบวิถีอิเล็กโทรดชี้ให้เห็นว่าการสัมผัสของฮิปโปแคมปัสกับ PLV ที่มีนัยสำคัญกับบริเวณเยื่อหุ้มสมองอาจอยู่ในบริเวณซับคิวลาร์คอมเพล็กซ์มากกว่าฮิบโปแคมปัสที่เหมาะสม ซึ่งสอดคล้องกับการค้นพบในหนูที่มีการแพร่กระจายของระลอกคลื่นจากฮิบโปแคมปัสไปยังเยื่อหุ้มสมอง retrosplenial ผ่านทาง subiculum (10) ดังนั้นจึงไม่น่าเป็นไปได้ที่การล็อคเฟสของคอร์ติโก-คอร์ติคัลริปเปิลจะถูกขับเคลื่อนโดยอินพุตทั่วไปจากริปเปิลฮิปโปแคมปัส ซึ่งสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าการล็อคเฟสของระลอกคอร์ติโก-คอร์ติคัลนั้นถูกขับเคลื่อนในคอร์ติคอล

ระลอกคลื่นในเยื่อหุ้มสมองสัมพันธ์กับการยิงหน่วยเดียวที่เพิ่มขึ้นและแบบมอดูเลต

เพื่อให้ระลอกคลื่นมีบทบาทในการสื่อสารและการบูรณาการข้อมูลระหว่างบริเวณคอร์ติคัลที่อยู่ห่างไกล จำเป็นต้องมีศักยภาพในการทำงานของเส้นประสาทที่ประสานกับการเกิดระลอกคลื่นและระยะ เราวิเคราะห์การบันทึกไมโครเรย์จากชั้นคอร์เทกซ์กลีบขมับด้านข้างของมนุษย์ในผู้ป่วยสามราย (ภาคผนวก SI, ตารางที่ 7) ในระหว่าง NREM เพื่อทดสอบว่าระลอกคลื่นปรับการพุ่งของหน่วยเดียวในท้องถิ่นหรือไม่

เราตรวจพบเดือยและจัดเรียงพวกมันเป็นหน่วยปิรามิดสมมุติ (PY) และอินเตอร์นิวรอน (IN) โดยขึ้นอยู่กับรูปร่างของรูปคลื่นและลักษณะเฉพาะของไทม์มิ่งของเดือยตามวิธีที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ (30) และตรวจสอบว่าหน่วยดังกล่าวมีสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูงสุดขนาดใหญ่ (PY: 9.1 ± 3.4; IN: 5.2 ± 2.9) มีช่วงเวลาระหว่างกันน้อยที่สุด<3 ms (PY: 0.2 ± 0.3%; IN: 0.3 ± 0.6%; low percentages indicate minimal contamination by other units), and were well-isolated from one another based on the projection test (31) (PY: 95.4 ± 86.0 SD; IN: 82.8 ± 83.4 SD). 

นอกจากนี้เรายังตรวจจับระลอกคลื่นที่บันทึกโดยไมโครคอนแทคเลนส์ของอาเรย์ด้วยรูปคลื่นสไปค์เฉลี่ยของแต่ละยูนิตที่ถูกลบออก ณ เวลาที่มีการสไปค์บนช่องของยูนิตเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของยูนิตสไปค์ของ LFP เราพบว่าระลอกคลื่นในเยื่อหุ้มสมองสัมพันธ์กับการยิงหน่วยเดียวที่เพิ่มขึ้น (รูปที่ 5A และ B) PY เพิ่มขึ้น 255% และ IN มีอัตราการเพิ่มขึ้น 297% ในระหว่างระลอกคลื่นเมื่อเปรียบเทียบกับเส้นพื้นฐาน (ยุคที่เลือกแบบสุ่มระหว่างระลอกคลื่นที่จับคู่ด้วยจำนวนและระยะเวลากับระลอกคลื่น)

นอกจากนี้ การยิงหน่วยยังถูกปรับเฟสอย่างเข้มงวดโดยระลอกคลื่น (รูปที่ 5A) โดยที่ 49% (32/66) ของ PY และ 71% (24/34) ของ IN มีนัยสำคัญ 70- ถึง 100- การปรับเฟส Hz ระหว่างระลอกคลื่นเฉพาะที่ (รูปที่ 5C; หลัง FDR P < 0.05, การทดสอบทวินามระหว่างเฟสภายใน 0 ± π/2 เทียบกับ π ± π/2, ค่าที่คาดหวัง {{ 17}}.5 หน่วยสไปค์สเปอร์ขั้นต่ำ 30 หน่วยพาดผ่านระลอกคลื่น)

ดังนั้น เนื่องจากหน่วยที่ขัดขวางนั้นเชื่อมโยงกับเฟสระลอกคลื่นเฉพาะที่ และเนื่องจากเฟสระลอกคลื่นถูกซิงโครไนซ์ที่ระยะไกล ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าระลอกประสานจังหวะเวลาของหน่วยขัดขวางระหว่างการแยกกว้างในเยื่อหุ้มสมอง ซึ่งสามารถเปิดใช้งานการเลือกเฟส การตรวจจับโดยบังเอิญ การประมวลผลกลับเข้ามา และขัดขวาง ความเป็นพลาสติกขึ้นอยู่กับเวลา กระบวนการทางสรีรวิทยาขั้นพื้นฐานเหล่านี้จะมีอิทธิพลต่อการเลือกความร่วมมือของส่วนประกอบของเซลล์ระหว่างบริเวณเยื่อหุ้มสมอง ซึ่งเป็นแก่นแท้ของการจับกัน

Corippling เพิ่มความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยสมมุติกับกิจกรรมระหว่างไซต์เยื่อหุ้มสมองระยะไกล

การค้นพบของเราว่าระลอกคลื่นมักจะถูกล็อคเฟสข้ามไซต์ที่ห่างไกล และการยิงยูนิตนั้นถูกล็อคเฟสกับระลอกคลื่นในพื้นที่ร่วมกัน บ่งบอกว่าการยิงยูนิตนั้นมีความสัมพันธ์กันทั่วทั้งไซต์ที่ห่างไกล เราไม่สามารถทดสอบสิ่งนี้ได้โดยตรงเนื่องจากเราไม่ได้ทำการบันทึกไมโครอิเล็กโทรดของหน่วยต่างๆ ในหลายตำแหน่งโดยคั่นด้วยมากกว่า ∼5 มม.

Rather, as an indirect test, we used >200-แอมพลิจูดการวิเคราะห์ Hz จากการบันทึก SEEG เป็นพร็อกซีสำหรับการยิงหน่วย (32) ในระหว่างการตื่น แต่ไม่ใช่ NREM การวัดนี้มีความสัมพันธ์กันอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นเมื่อบริเวณเยื่อหุ้มสมองมีการกระเพื่อม เทียบกับ เมื่อไม่มี (รูปที่ 5D, P=8 × 10303, การทดสอบทีคู่สองด้าน) ความสัมพันธ์ระหว่างไซต์ระลอกคลื่นไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการเพิ่มระยะห่างระหว่างไซต์ (รูปที่ 5E)

ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ระยะระลอกคลื่นจะล่าช้าระหว่างช่องสัญญาณซึ่งมีแนวโน้มที่จะอยู่ใกล้ 0 หรือ π โดยเฉพาะในช่วงตื่น สิ่งนี้อาจบ่งชี้ว่าบางครั้งการ corippling แสดงถึงสถานะของการสื่อสารที่ถูกยับยั้ง หรือเพียงแค่ว่าการได้รับ SEEG แบบไบโพลาร์ของเรานั้นมีความสัมพันธ์ที่แปรผันกับไดโพลที่สร้างระลอกคลื่นในท้องถิ่น แท้จริงแล้ว การแยกหน้าสัมผัสแบบสองขั้ว SEEG 3- มม. มีขนาดใหญ่พอที่จะบันทึกจากไดโพลระลอกหลายอันที่มีการวางแนวที่แตกต่างกัน ในหนู เครื่องกำเนิดระลอกคลื่นครอบครองพื้นผิวคอร์ติคัล ∼1 มม.2 (5) และเครื่องกำเนิดเซลล์ตั้งอยู่ในหลายชั้นคั่นด้วย ∼1 มม. (10)

เพื่อทดสอบสมมติฐานเหล่านี้ เราได้เปรียบเทียบสหสัมพันธ์ของแอมพลิจูดเชิงวิเคราะห์ของสัญญาณส่งผ่านสูง {{0} Hz ระหว่างไซต์ต่างๆ เมื่อไซต์มีความล่าช้าของเฟสระลอกคลื่นที่ 0 ± π/6 เทียบกับ π ± π/6 (เฉลี่ยภายในช่วงเหล่านี้สำหรับคู่ช่องสัญญาณแต่ละคู่) ไม่พบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญสำหรับ NREM หรือการตื่น (NREM: P=0.07; waking:P=0.17; two-side paired t-test, n=2,275 channel pairs) ดังนั้นจึงแนะนำว่าความล่าช้าใกล้กับ 0 และ π นั้นเทียบเท่ากับการใช้งาน ดังที่คาดไว้หากเกิดจากความแตกต่างเล็กน้อยในตำแหน่งอิเล็กโทรดที่สัมพันธ์กับแผ่นเยื่อหุ้มสมอง

For more information:1950477648nn@gmail.com