Präfrontale transkranielle Gleichstromstimulation verbessert das Lernen insgesamt, verstärkt jedoch nicht selektiv die Vorteile einer gezielten Gedächtnisreaktivierung bei der Konsolidierung des Wachgedächtnisses, Teil 3

Zusätzliche Vergleiche, einschließlich des signifikanten Cueing-Faktors innerhalb des Subjekts, ergaben einen signifikanten Cueing-Effekt unter Bedingungen, unter denen keine elektrische Stimulation angewendet wurde (TMR-Schein-tDCS und TMR-only; F(1, 34)= 18).{ {8}}1, p < 0,001; partielles n2=0,346), jedoch nicht unter Bedingungen, unter denen die Teilnehmer eine echte elektrische Stimulation erhielten (TMR-anodales linkes tDCS und TMR-anodales rechtes tDCS; F(1,31). )=0.21,p= 0.648, teilweise n2=0.007).

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie hat die Elektrostimulationstechnologie immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Einigen Studien zufolge hat die elektrische Stimulation einen positiven Einfluss auf das menschliche Gedächtnis. Das Gedächtnis kann deutlich verbessert werden, indem ein schwacher elektrischer Strom an bestimmte Bereiche des Gehirns angelegt wird. Diese Technologie kann Menschen dabei helfen, besser zu lernen und sich Informationen zu merken, wodurch die Effizienz von Arbeit, Studium und Leben verbessert wird.

Elektrische Stimulation kann auch bei der Behandlung einiger gedächtnisbeeinträchtigender Krankheiten wie der Alzheimer-Krankheit und der Alzheimer-Krankheit helfen. Darüber hinaus kann die Elektrostimulationstechnologie bei verletzten Menschen auch dazu beitragen, geschädigte Nerven wiederherzustellen und ihnen so die Wiederherstellung ihres Gedächtnisses und ihrer Denkfähigkeit zu ermöglichen.

Daher besteht ein positiver und weit verbreiteter Zusammenhang zwischen elektrischer Stimulation und Gedächtnis. Diese Technologie ermöglicht es uns, die Leistung unseres Gehirns besser zu nutzen und unsere Lebensqualität zu verbessern. Obwohl sich die Elektrostimulationstechnologie noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet, geht man davon aus, dass sie in Zukunft einen tiefgreifenderen Einfluss auf unser Leben haben wird. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola auch das Gleichgewicht von Neurotransmittern regulieren kann, beispielsweise durch die Erhöhung des Acetylcholin- und Wachstumsfaktorspiegels. Diese Stoffe sind sehr wichtig für das Gedächtnis und das Lernen. Darüber hinaus kann Cistanche deserticola auch die Durchblutung verbessern und die Sauerstoffversorgung fördern, wodurch sichergestellt werden kann, dass das Gehirn ausreichend Nährstoffe und Energie erhält, wodurch die Vitalität und Ausdauer des Gehirns verbessert werden.

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Ein direkter Vergleich zwischen T'MR-Schein-tDCS und reinen TMR-Bedingungen zeigt, dass der Cue-Effekt nicht signifikant unterschiedlich war (F(1,34)=2.11,p= 0.156, teilweise n ?=0.058). Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass tDCS die Gedächtniskonsolidierung unabhängig von der Seite der Stimulation und der TMR-Effekte erheblich förderte. Ein Vorteil der gezielten Gedächtnisreaktivierung (d. h. Cue-Effekt) wurde nur bei den TMR-Schein-tDCS- und TMR-only-Bedingungen beobachtet.

Schließlich löste die emotionale Wertigkeit der Wortpaare keine Haupt- oder Interaktionseffekte aus, was darauf hindeutet, dass neutrale und negative Erinnerungen gleichermaßen davon profitierten und dass die tDCS-Lateralität nicht mit der emotionalen Wertigkeit des Materials interagierte.

3.4. Langzeitgedächtniskonsolidierung (RT2)

In ähnlicher Weise wurde die Gedächtnisleistung bei verzögertem Abruf (eine Woche später) anhand der Anzahl der korrekt abgerufenen gelernten Wortpaare, ausgedrückt in Prozent, berechnet.

Die ANOVA mit subjektinternen Faktoren Emotion (neutrale vs. negative Wortpaare) und Cueing (cued vs. non-cue) und intersubjektfaktorischer Bedingung (TMR-anodale linke tDCS, TMRanodale rechte tDCS, TMR-Schein-tDCS und TMR- nur) offenbarte einen Haupteffekt von Emotionen (F(1, 64)=32.44, p < 0.001, teilweise η2=0.336) mit besserer Erinnerung für Neutral (Mittelwert). ± Standardfehler 56,31 ± 2,76 % als negative Wortpaare (44,43 ± 2,76 %).

Alle anderen Haupt- und Interaktionseffekte waren nicht signifikant (alle ps > 0.185; alle partiellen η2 < 0.072; Abbildung 5). Das durchschnittliche Vergessen über alle Bedingungen hinweg war in RT2 auch signifikant stärker ausgeprägt als in RT1 (F(1, 64)=95.371, p < 0.001, partielles η2=0.598) und die Interaktion zwischen Bedingungen und Tests Die Sitzung war nicht signifikant (F(3, 64)=0.245, p=0.865, partielles η2=0.011).

4. Diskussion

In der vorliegenden Studie haben wir zunächst die Hypothese getestet, dass die Bereitstellung akustischer Erinnerungen (z. B. ein TMR-Verfahren) während einer Wachruhephase die Gedächtniskonsolidierung für gezielte Elemente verbessern würde.

Unsere Ergebnisse bestätigen einen signifikanten Vorteil von akustischen Erinnerungen, allerdings nur unter den TMR-only- und TMR-sham-tDCS-Bedingungen; das heißt, es fehlt eine wirksame Elektrostimulation. Zweitens stellten wir die Hypothese auf, dass eine elektrische Stimulation des DLPFC die Beibehaltung von Wortpaaren verbessern und TMR-Effekte verstärken würde.

Unsere Ergebnisse haben diese Vorhersagen teilweise erfüllt. Tatsächlich war der Abruf unter den TMR-anodalen linken und TMRanodalen rechten tDCS-Bedingungen signifikant besser als unter den Bedingungen ohne und mit Scheinstimulation, was einen positiven Effekt von tDCS auf die Gedächtniskonsolidierung bestätigt, aber dieser Effekt wurde unabhängig vom TMR-Verfahren auf alle gelernten Elemente verallgemeinert. Das heißt, gegen die Hypothese, dass tDCS die selektive Verbesserung der Wirkung von TMR auf das Gedächtnis verstärkt.

Schließlich haben wir die Hypothese getestet, dass eine anodische erregende Stimulation des rechten DLPFC in Verbindung mit einer kathodalinhibitorischen Stimulation des rechten DLPFC die Vorteile von TMR für negative Wortpaare verstärken würde, was schließlich zu größeren Vorteilen für negative als neutrale Wortpaare führen würde. Die Ergebnisse zeigten keine Polarität. abhängige hemisphärische Effekte auf die Konsolidierung negativer Erinnerungen.

4.1. Die Vorteile auditiver Hinweise auf die Gedächtniskonsolidierung

Wie oben erwähnt, kam es in den TMR-only-tDCS- und TMR-Schein-tDCS-Bedingungen zu einer selektiven Gedächtnisverbesserung für Cued-Wortpaare im Vergleich zu nicht-Cued-Wortpaaren, während dieser Effekt sowohl in den TMR-anodalen linken tDCS- als auch TMR-anodalen rechten tDCS-Bedingungen vollständig aufgehoben wurde . Diese Ergebnisse bestätigen teilweise unsere primäre Hypothese des Nutzens von TMR für die Konsolidierung gezielter Elemente im Gedächtnis.

Die Tatsache, dass der Cueing-Vorteil sowohl bei der TMR-anodalen linken als auch bei der TMR-anodalen rechten tDCS-Bedingung fehlte, legt jedoch nahe, dass die selektive Wirkung von TMR durch die globale Wirkung von tDCS überschattet wurde.

Tatsächlich wurde in der Erinnerungsaufgabe unmittelbar nach der Stimulation (RT1) in beiden tDCS-Bedingungen kein Vergessen sowohl für angeregte als auch für unangekündigte Elemente beobachtet, wohingegen das Vergessen in den TMR-only- und TMR-schein-tDCS-Bedingungen bei nicht angeregten als bei nicht angeregten Elementen ausgeprägter war. Daher könnte der Cueing-Vorteil ineffektiven tDCS-Bedingungen abgeschafft worden sein, möglicherweise aufgrund einer besseren globalen Gedächtniserhaltung, die die Vorteile von TMR verdeckt.

Ein einschränkender Faktor bei der Interpretation dieser Ergebnisse besteht darin, dass wir zwar sichergestellt haben, dass der Experimentator, der mit den Teilnehmern interagierte, für die tDCS-Stimulationsparameter (Lateralität und Schein/tatsächlich) blind war, wir die Teilnehmer jedoch nicht über ihre Empfindungen und das, was sie für ihr Experiment hielten, befragten Zustand. Es wurde bereits gezeigt, dass verschiedene Faktoren die Wirksamkeit von TMR beeinflussen können.

Es wurde beispielsweise herausgefunden, dass akustische Hinweise im Wachzustand vor allem dabei helfen, räumliche Reize mit niedrigem Belohnungswert vor dem Vergessen zu retten, während es Reize mit hohem Belohnungswert nicht beeinträchtigte [26]. In dieser letztgenannten Studie zeigten Stimuli mit niedrigem Belohnungswert vor der TMR-Intervention auch eine geringere Lerngenauigkeit als Elemente mit hohem Belohnungswert, was darauf hindeutet, dass TMR im Wachzustand am wirksamsten ist, wenn das Lernniveau moderat ist.

In ähnlicher Weise wurde ein Nutzen von akustischen Hinweisen während des Schlafs auf die Erinnerung an Objektpositionen nur für Elemente festgestellt, die vor dem Eingriff nicht bereits hochgenau waren [67]. Daher könnten zunächst hohe Kodierungsniveaus erklären, warum andere Studien nicht einmal einen moderaten Nutzen von TMR im Wachzustand nachweisen konnten.

Dennoch wurden negative Items in unserer vorliegenden Studie weniger effizient erlernt als neutrale und profitierten dennoch nicht stärker von TMR oder tDCS, da es keinen Haupt- oder Interaktionseffekt der emotionalen Wertigkeit der gelernten Reize gab, da sowohl negative als auch neutrale Items bereits vorhanden waren Da wir in unserer Studie eine Genauigkeit von über 75 % festgestellt haben, könnte es sein, dass dieser anfängliche Unterschied nicht ausreichte, um unterschiedliche Effekte entweder von TMR oder tDCS auszulösen.

4.2. Die Auswirkungen von tDCS auf die Speicherkonsolidierung

Wie erwartet führte die elektrische Stimulation des DLPFC (TMR-anodaler linker und TMR-anodaler rechter tDCS) zu einer deutlich besseren Erinnerungsleistung im Vergleich zu den TMR-nur- und TMR-Schein-tDCS-Bedingungen.

Daher kann eine 20-minütige Gleichstromstimulation über den linken oder rechten DLPFC während des Ruhezustands nach dem Lernen im Wachzustand die Gedächtniskonsolidierung für deklaratives verbales Material steigern. Diese Ergebnisse stimmen mit dem Bericht überein, dass tDCS über dem linken DLPFC im Wachzustand episodische Erinnerungen stärkt und weiteres Vergessen reduziert [43,44,68].

Insbesondere die elektrische Stimulation des DLPFC nach der Kodierung während des ungestörten Wachzustands nach dem Training erwies sich als vorteilhaft für das verbale episodische Gedächtnis bei älteren Erwachsenen [43]. Inkonsistent fanden Kirov und Kollegen [69] jedoch, dass die transkranielle langsame (0,75 Hz) Oszillationsstimulation (tSOS), die 20 Minuten nach dem Lernen angewendet wurde, die Beibehaltung deklarativer Erinnerungen nicht verbesserte, obwohl sie auch die endogene langsame EEG-Oszillation erhöhte Theta-Aktivität.

Allerdings könnten methodische Unterschiede (Elektrodengröße und -montage) und Studiendesign (elektrische Stimulation nach dem Lernen um 20 Minuten verzögert) diese Diskrepanzen erklären. In unserer Studie könnte die durch das TMR-Verfahren ausgelöste Reaktivierung von Erinnerungen zu den Gedächtnisvorteilen nach tDCS beigetragen haben. Da das TMR-Verfahren die Aktivierung der Gedächtnisspuren wiederherstellte, könnte die elektrische Hirnstimulation das Gedächtnis durch einen Prozess der Konsolidierung oder Rekonsolidierung stabilisiert haben.

Dementsprechend fanden Javadi und Cheng [70] heraus, dass die anodische Stimulation des linken DLPFC während eines Konsolidierungsintervalls die Gedächtnisleistung verbesserte, jedoch nur, wenn die Gedächtnisspuren während der Stimulation mithilfe einer Alt-Neu-Erkennungsaufgabe reaktiviert wurden.

Zusammengenommen weisen diese Ergebnisse darauf hin, dass die Kombination von Gedächtnisreaktivierungsverfahren und elektrischer Hirnstimulation eine vielversprechende Methode zur Verbesserung der Gedächtniskonsolidierung ist. Die genauen Mechanismen, durch die tDCS die Gedächtniskonsolidierung verbessert, wenn es im Ruhezustand nach dem Lernen angewendet wird, sind immer noch unklar, auch wenn wir über zunehmende Kenntnisse verfügen die Auswirkungen von tDCS auf die kortikale Erregbarkeit [71,72].

Neurophysiologische Studien zeigten, dass anodisches tDCS die kortikale Erregbarkeit induziert und die Plastizität des NMDA-Rezeptors erhöht [71,73–75]. Es ist auch bekannt, dass die Gedächtnisbildung von Veränderungen der synaptischen Stärke abhängt, wie z. B. synaptischer Markierung und Langzeitpotenzierung [76].

Daher könnten die Vorteile von tDCS gegenüber DLPFC in erster Linie auf einer direkten Modulation synaptischer Plastizitätsprozesse in präfrontalen Bereichen beruhen, was wiederum die Reorganisation des Gedächtnisses begünstigt und schließlich zu einer verbesserten Erinnerungsgenauigkeit führt. Zweitens wird angenommen, dass Gedächtniskonsolidierungsprozesse, wie oben erwähnt, auf der Offline-Reaktivierung lernbezogener neuronaler Aktivität beruhen [3–5]. Die Reaktivierung deklarativer, Hippocampus-abhängiger Erinnerungen durch einen Dialog zwischen hippocampalen und neokortikalen Bereichen wird möglicherweise durch langsame Oszillationsaktivität im Wachzustand [23] wie im Schlaf [2] vermittelt.

Transkranielle DCS-bedingte erhöhte Erregbarkeit in präfrontalen Regionen könnten auch Verbindungen mit entfernten Gedächtnisbereichen begünstigen. Beispielsweise wurde gezeigt, dass anodisches tDCS über dem primären motorischen Kortex die funktionelle Kopplung mit subkortikalen Thalamusregionen effizient erhöht [77]. Ebenso verbesserte Theta-frequenzmoduliertes oszillatorisches anodisches tDCS über dem linken hinteren Parietalkortex vor dem Lernen [42] die nachfolgende Leistung.

Im vorliegenden Fall kann spekuliert werden, dass eine zunehmende Erregbarkeit des Gehirns in den präfrontalen Bereichen die Verbindungen mit den Hippocampusbereichen stärken und dadurch die Anfälligkeit von Gedächtnisspuren für die Reaktivierung erhöhen könnte. Allerdings können wir die konkrete Beteiligung des DLPFC nicht bestätigen, da unsere Studie keine Kontrollbedingung mit der Stimulation einer Region umfasste, die eigentlich nicht an diesen Prozessen beteiligt sein sollte, wie etwa der primäre motorische Kortex.

Die hemisphärische Spezialisierung des DLPFC auf Lernen und Gedächtnis ist in der Literatur umstritten. Es wurde vorgeschlagen, dass der linke DLPFC hauptsächlich die Kodierung unterstützt, während der rechte DLPFC hauptsächlich den Abruf unterstützt [78], oder dass der linke DLPFC die Konsolidierung von verbalem Material unterstützt, während der rechte DLPFC nonverbales Material verarbeitet [79].

Obwohl unsere Ergebnisse die Idee stützen, dass tDCS gegenüber DLPFC während einer Konsolidierungsepisode das Gedächtnis für verbales deklaratives Material fördert, konnten wir keinen Einfluss der tDCS-Polarität auf Verhaltensergebnisse feststellen. Darüber hinaus führten frühere Studien zu gegensätzlichen Ergebnissen hinsichtlich einer asymmetrischen Beteiligung des DLPFC. Wie oben erwähnt, haben Sandrini et al. [68] zeigten, dass 15 Minuten tDCS über dem linken DLPFC die Erinnerung an verbale Inhalte verbessern.

Mehrere Studien unterstützen auch den Vorschlag einer Spezialisierung des linken DLPFC auf die Gedächtniskonsolidierung [37,38,68,70]. Dennoch wurde in einer fMRT-Studie [29] eine Beteiligung des rechten DLPFC an der Reaktivierung und Konsolidierung episodischer Erinnerungen nachgewiesen, wobei die Aktivität im rechten lateralen präfrontalen Kortex nach erneuter Exposition gegenüber einem mit dem Lernkontext verbundenen Geruch zunahm.

Ebenso wurde festgestellt, dass die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) mit 1 Hz, die nach der Gedächtnisreaktivierung in derselben Region angewendet wird, die Beibehaltung episodischer Erinnerungen verbessert [80].

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