Mejoras disociables y duraderas en la memoria de trabajo y la memoria a largo plazo en adultos mayores con neuromodulación repetitiva, parte 3

Replicación de hallazgos primarios en una muestra independiente.

Realizamos un experimento adicional para probar si las observaciones primarias del Experimento 1 se replican en una muestra independiente. El experimento 3 consistió en 30 participantes mayores asignados al azar para recibir neuromodulación DLPFC gamma o IPL theta durante la realización de la tarea de recuerdo libre.

Existe una estrecha relación entre la neuromodulación y la memoria. La neuromodulación mejora la memoria al promover las conexiones y la transferencia de información entre las células cerebrales. La memoria es una piedra angular importante de la supervivencia y el desarrollo humanos. A través de la regulación neuronal, puede ayudarnos a dominar y aplicar mejor el conocimiento.

La neuromodulación puede afectar muchos aspectos de la memoria. En primer lugar, la neuromodulación puede influir en la actividad de la corteza cerebral, modulando así la percepción, la atención y las capacidades cognitivas. Son la base para la formación de la memoria y, a través de la neuromodulación, pueden ayudarnos a comprender, recordar y aplicar mejor la información.

En segundo lugar, la neuromodulación también puede modular las conexiones y la señalización entre neuronas. El número y la estructura de las conexiones entre las neuronas pueden afectar directamente la capacidad de la memoria. Las conexiones y la señalización entre neuronas se pueden mejorar mediante la neuromodulación, mejorando así la capacidad de la memoria.

Además, la neuromodulación puede influir en el hipocampo y otras poblaciones neuronales del cerebro para promover la retención y revisión de la memoria a largo plazo. Mediante la neuromodulación, podemos regular mejor las conexiones entre poblaciones de neuronas y mejorar la codificación y el almacenamiento de recuerdos.

En conclusión, la relación entre neuromodulación y memoria es muy estrecha. Al mejorar la neuromodulación, podemos mejorar nuestra memoria y captar y aplicar mejor el conocimiento. Esto tiene un impacto positivo en nuestro estudio, trabajo y vida, por lo que debemos prestar atención al impacto de la neuromodulación en la memoria y promover el desarrollo de la neuromodulación y la memoria a través del ejercicio físico, la regulación dietética, etc. Es necesario mejorar la memoria, y Cistanche deserticola puede mejorar significativamente la memoria porque Cistanche deserticola es un material medicinal tradicional chino que tiene muchos efectos únicos, uno de los cuales es mejorar la memoria. La eficacia de la carne picada proviene de los diversos ingredientes activos que contiene, incluidos ácidos, polisacáridos, flavonoides, etc. Estos ingredientes pueden promover la salud del cerebro de varias maneras.

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El protocolo de neuromodulación seguido fue en gran medida similar al Experimento 1, excepto que la neuromodulación se realizó durante tres días consecutivos en lugar de cuatro y no incluyó un seguimiento a largo plazo.

El rendimiento de la memoria se examinó al inicio y durante cada sesión de neuromodulación. Un ANOVA mixto con el día (línea de base, día 1, día 2 y día 3) y la posición en serie (primacía, medio 1, medio 2, medio 3 y actualidad) como factores intrasujetos y grupo (DLPFCgamma e IPL theta) como entre- El factor sujetos reveló diferencias significativas en el rendimiento de la memoria (día × posición de serie × grupo: F7.9,220.8=6.315, P<0.001, ηp 2=0.184; Fig. 6a), and this effect remained significant even after accounting for covariates (F7.7,176.1=5.887, P<0.001, ηp 2=0.204). 

Los ANOVA de seguimiento revelaron una interacción significativa entre la posición de serie y el grupo en los días 2 y 3 de neuromodulación y una interacción significativa entre el día y el grupo para los grupos de primacía y recencia (Tabla complementaria 4). Las pruebas t bilaterales de muestras independientes mostraron que el rendimiento de la memoria en el grupo de primacía mejoró significativamente en el grupo gamma DLPFC en relación con el grupo theta IPL en los días 2 y 3 de neuromodulación (Fig. 6a, arriba).

El rendimiento en el grupo reciente fue significativamente mayor en el grupo IPL theta en relación con el grupo DLPFC gamma en el día 3 de la intervención (Fig. 6a, abajo). Estos resultados son paralelos a las observaciones del Experimento 1 (Fig. 2a, izquierda). El rendimiento inicial no difirió entre los dos grupos (Tabla complementaria 4), descartando así diferencias no específicas entre los grupos.

Al examinar la relación entre la función cognitiva inicial y el rendimiento de la memoria, encontramos que los individuos con puntuaciones MoCA más bajas en el grupo DLPFCgamma mostraron un mejor rendimiento de la memoria en el día 3 sólo en el grupo de primacía (r13=-0.672, P=0.006; Fig. 6b,c), mientras que aquellos con puntuaciones MoCA más bajas en el grupo theta de IPL mostraron un mejor rendimiento de la memoria el día 3 solo en el grupo de actualidad (r13= −0.618, P=0.014; Fig. 6d, e), similar a los hallazgos en el Experimento 1 (Fig. 5).

En conjunto, estas observaciones en una muestra independiente de participantes replican los hallazgos principales del Experimento 1, fortaleciendo aún más la confianza en las inferencias extraídas de ellas.

Discusión

Presentamos evidencia de mejoras selectivas en WM y LTM en adultos mayores a través del arrastre espacioespectral disociable de los ritmos cerebrales, y las mejoras se mantienen durante al menos 1 mes después de la intervención. El experimento 1 demostró que los cambios selectivos en la función WM y LTM son posibles mediante el arrastre de thetarritmos en IPL y ritmos gamma en DLPFC, respectivamente.

El experimento 2 demostró que cambiar las frecuencias de modulación entre las dos regiones no produjo ningún beneficio. En consecuencia, es la combinación de ubicación anatómica y frecuencia rítmica la que determina el sustrato apropiado para la mejora de la memoria.

Además, confirmó que las mejoras observadas durante el Experimento 1 se debieron al arrastre de circuitos cerebrales funcionalmente específicos y no a efectos no específicos como la estimulación transretina o transcutánea 33.

Además, observamos mayores mejoras en individuos con una función cognitiva más deficiente. Estos hallazgos se replicaron en una muestra independiente en el Experimento 3.

Además, descubrimos que la velocidad con la que mejora la función de la memoria durante la intervención predice la fortaleza de la memoria un mes después de la intervención, lo que genera una métrica importante para medir la capacidad de respuesta al tratamiento en estudios futuros.

En conjunto, estos hallazgos sugieren que la función de la memoria puede mejorarse de manera selectiva y sostenible en los adultos mayores mediante la modulación de ritmos cerebrales funcionalmente específicos.

La especificidad con la que distintos protocolos de neuromodulación rítmica afectaron diferentes funciones de la memoria puede parecer sorprendente dada la literatura que documenta la participación general de las regiones frontal y parietal y de los ritmos theta y gamma en la función WM y LTM36,37.

Este es particularmente el caso porque la neuromodulación se realizó tanto durante la codificación como durante la recuperación de todas las palabras presentadas durante una lista. Nuestros hallazgos sugieren fuertemente que nuestras intervenciones manipularon dos operaciones cognitivas distintas. Siguiendo el marco de almacenamiento dual, planteamos la hipótesis de que la modulación IPLtheta mejoró las operaciones de WM.

Sin embargo, a diferencia de estudios previos de neuromodulación con memorandos visuoespaciales18, no creemos que la modulación theta de IPL mejore la capacidad de la MT per se. Si ese fuera el caso, entonces también se habrían observado mejoras en el rendimiento de la memoria en algunos grupos de posición intermedia además del grupo reciente.

Tampoco esperamos aumentos en la función de atención general con la modulación theta de IPL. Aunque se supone que los ritmos theta parietales facilitan el muestreo de atención38, hay poca evidencia que sugiera cambios en la atención con el arrastre theta parietal39.

En cambio, proponemos que la modulación theta de IPL puede haber facilitado la segregación temporal entre representaciones de memoria sucesivas, minimizando la interferencia entre ellas15.

Además, también se sabe que los ritmos theta facilitan el recuerdo temporal mediado por el contexto40, lo que potencialmente refleja un mecanismo neurofisiológico común subyacente al mantenimiento preservado y la recuperación basada en el contexto de las representaciones de WM. Las limitaciones intrínsecas en la capacidad de MT, que no se ven afectadas por la neuromodulación, pueden restringir estas mejoras solo a las últimas palabras de la lista, mejorando así solo el grupo de actualidad.

Si es así, entonces estos hallazgos pueden reflejar un enfoque adicional para mejorar de forma no invasiva la función de la MT dentro de la influyente teoría del acoplamiento de frecuencia cruzada theta-gamma15, además de cambiar la capacidad de la memoria18.

La posibilidad de que, aunque la thetamodulación IPL haya facilitado el mantenimiento y la recuperación de elementos de la lista posterior, no haya mejorado la transferencia de información presentada previamente a LTM, puede haber contribuido aún más a la selectividad de los efectos. Esto podría deberse a la presencia de mecanismos de codificación distintos para los dos almacenes de memoria, una posibilidad respaldada por un estudio reciente de estimulación magnética transcraneal (EMT)14.

Alternativamente, la transferencia de representaciones entre los dos sistemas de memoria puede implicar procesos de control ejecutivo separados41 que no se ven afectados por el diseño de neuromodulación actual. En consecuencia, es posible que la modulación theta de IPL no haya afectado las representaciones de la memoria en el grupo de primacía. En cambio, las mejoras en el efecto de primacía surgieron selectivamente con la modulación gamma DLPFC.

Este protocolo puede haber mejorado selectivamente la capacidad de recuperar las representaciones codificadas o transferidas por separado a LTM, afectando potencialmente al hipocampo y otras estructuras del lóbulo temporal42, que también exhiben simultáneamente actividad gamma durante el recuerdo retardado36. Un estudio previo de neuromodulación, aunque examina la función de la memoria en adultos jóvenes con SCAt convencional de sesión única, se alinea con esta propuesta22.

Por lo tanto, aunque se sabe que los ritmos theta y gamma, y ​​las regiones DLPFC e IPL, generalmente contribuyen al rendimiento de WM y LTM, pueden indexar distintos procesos cognitivos que subyacen selectivamente a las mejoras disociables observadas en el estudio actual.

Los hallazgos del presente estudio también contribuyen al debate en torno a los modelos teóricos de libre recuerdo. Las bases neuronales segregadas de los efectos de primacía y recencia han sido un tema muy debatido en neuropsicología con evidencia contradictoria14,43. La modulación selectiva de los efectos de primacía y recencia observada en el estudio actual respalda distintos mecanismos subyacentes, de acuerdo con los modelos de almacenamiento dual11 y las observaciones neuropsicológicas12,13.

Sin embargo, nuestros hallazgos, en la actualidad, no son incompatibles con modelos alternativos de recuerdo libre. Por ejemplo, una teoría atribuye efectos de primacía a la 'memoria de trabajo a largo plazo' en la que las operaciones de almacenamiento y recuperación a largo plazo respaldan la función de la memoria funcional dependiendo de las estructuras de recuperación dependientes de la experiencia44,45. Este punto de vista no es inconsistente con la hipótesis antes mencionada de que la neuromodulación gamma DLPFC puede haber afectado la recuperación de LTM, aunque, desde este punto de vista, al servicio de WM.

Una forma de eliminar la ambigüedad entre estas dos perspectivas es utilizar el método de personalización para modular la experiencia45, en cuyo caso esta teoría predeciría un efecto más fuerte de la neuromodulación gamma DLPFC en presencia de estructuras de recuperación dependientes de la experiencia más fuertes. Además, aunque las teorías de recuperación contextual son Aunque no está diseñado para explicar los efectos de primacía, los déficits en los efectos de primacía en adultos mayores se han atribuido a procesos de atención46, que, a su vez, están asociados con la actividad gamma de DLPFC47. La neuromodulación gamma de DLPFC puede haber mejorado aún más el gradiente intrínseco en la eficiencia de los mecanismos de codificación con beneficios para los eventos tempranos de una serie46. En particular, el aumento de la actividad gamma en el lóbulo temporal se asocia con este efecto17.

Como se analizó anteriormente, la neuromodulación gamma de DLPFC puede haber dado lugar a efectos posteriores sobre la actividad gamma en las estructuras del lóbulo temporal42, mejorando el efecto de primacía. Si la gammaneuromodulación DLPFC afecta específicamente los procesos de recuperación de LTM o los mecanismos de atención se puede abordar potencialmente mediante un análisis granular del rendimiento de la memoria dentro del primacicloster.

Por ejemplo, la cuenta de recuperación LTM predice un cambio aditivo en el rendimiento de la memoria al aumentar la posición serial en el grupo de primacía debido a beneficios similares a los procesos de recuperación en todas las posiciones seriales, mientras que la cuenta atencional predice una reducción en la pendiente del rendimiento de la memoria en función de la posición serial. , reflejando así una estabilización de la atención sostenida46.

El éxito del protocolo de neuromodulación en la manipulación selectiva del efecto de primacía será una herramienta poderosa para probar estas predicciones en competencia. Los estudios futuros que tengan el poder suficiente para probar sistemáticamente estas hipótesis pueden eliminar la ambigüedad entre estas predicciones en competencia para refinar y reconciliar las diversas teorías del libre recuerdo.

Este trabajo contribuye a la creciente literatura que sugiere posibles beneficios clínicos para la función de la memoria en adultos mayores con técnicas no invasivas7. Los protocolos utilizados en el estudio actual demuestran que la función de la memoria se puede mejorar selectivamente durante al menos 1 mes después de una intervención de 4-día. Estos efectos duraderos pueden surgir debido a cambios neuroplásticos48 después del bloqueo de fase de los ritmos cerebrales intrínsecos con tACS49.

Además, estos hallazgos sugieren que la diferenciación funcional, que normalmente se reduce con el envejecimiento50, puede promoverse mediante una neuromodulación funcionalmente específica. Los hallazgos del presente estudio pueden motivar varias líneas de investigación para examinar más a fondo su potencial clínico. Por ejemplo, estudios futuros deberían examinar la posibilidad de generalizar estos hallazgos a diferentes paradigmas cognitivos que abarquen la función de la memoria en varios dominios sensoriales y replicarlos en muestras de estudio más grandes.

Además, es necesario determinar cómo promover efectos sostenibles que vayan más allá de la duración de 1-meses observada en el estudio actual. La personalización del protocolo de neuromodulación según las características anatómicas y funcionales individuales es un enfoque posible6.

Además, la frecuencia específica dentro de los rangos theta y gamma, el número y la duración de las sesiones de modulación, el intervalo óptimo entre sesiones sucesivas y la interacción de la función cognitiva y neuronal básica con estas métricas se pueden variar sistemáticamente para determinar los diseños de modulación más óptimos.

Además, además de MoCA, los estudios futuros deberían utilizar evaluaciones neuropsicológicas más completas para cuantificar la función cognitiva inicial y su asociación con las mejoras inducidas por tACS.

Finalmente, más allá de los posibles beneficios para los adultos mayores sanos, se deben examinar las implicaciones traslacionales para las personas con trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos, en particular aquellos con déficits de memoria selectiva10 y en riesgo de demencia5. Los hallazgos del presente estudio sirven como un trampolín hacia la investigación de estas cuestiones de interés clínico.

Contenido en línea

Cualquier método, referencias adicionales, resúmenes de informes de Nature Research, datos fuente, datos ampliados, información complementaria, agradecimientos, información de revisión por pares; detalles de las contribuciones de los autores y los intereses en competencia; y las declaraciones de disponibilidad de datos y códigos están disponibles enhttps://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3.

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