Parte 1: La disminución del tono inhibitorio cortical relacionado con la edad fortalece la memoria motora

Contacto: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Correo electrónico:audrey.hu@wecistanche.com

Pierre Petiteta,b,1,∗, Gershon Spitza,c,1, Uzay E. Emird,e, Heidi Johansen-Berga, Jacinta O'Sheaa,f

a Wellcome Center for Integrative Neuroimaging, Centro FMRIB, Departamento de Neurociencias Clínicas de Nuffield (NDCN), Hospital John Radcffe, Headington, Oxford, Reino Unido

b Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon, Equipe Trajectoires, Inserm UMR-S 1028, CNRS UMR 5292, Université Lyon 1, Bron, Francia

c Instituto Turner para el Cerebro y la Salud Mental, Universidad de Monash, Melbourne, Australia

d Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad de Purdue, West Lafayette, Indiana, EE. UU.

e Escuela Weldon de Ingeniería Biomédica, Universidad de Purdue, West Lafayette, Indiana, EE. UU.

f Wellcome Center for Integrative Neuroimaging, Oxford Centre for Human Brain Activity (OHBA), University of Oxford Department of Psychiatry, Warneford Hospital, Warneford Lane, Oxford, Reino Unido

a b s t r a c t:

El envejecimiento interrumpe el equilibrio de excitación/inhibición (E:I) finamente sintonizado en la corteza a través de una disminución natural del tono inhibidor (ácido aminobutírico, GABA), lo que provoca disminuciones funcionales. Sin embargo, en adultos jóvenes, la reducción experimental de GABA en la corteza sensoriomotora mejora un dominio específico de una función sensoriomotora: la adaptación.memoria. Aquí, probamos la hipótesis de que como el GABA cortical sensoriomotor disminuye naturalmente con la edad, la adaptaciónmemoriaaumentaría, y la primera explicaría la segunda. Los resultados confirmaron esta predicción. Para probar la causalidad, utilizamos la estimulación cerebral para reducir aún más el GABA cortical sensoriomotor durante la adaptación. Entre los individuos, la forma en que la estimulación cambiaba la memoria dependía de la E:I cortical sensoriomotora. En aquellos con baja E:I, la estimulación aumentómemoria; en aquellos con alta estimulación E:I reducidamemoria. Por lo tanto, identificamos una forma de memoria motora que se fortalece naturalmente con la edad, depende causalmente de la neuroquímica de la corteza sensoriomotora y puede ser un objetivo potente para las estrategias de preservación de habilidades motoras en el envejecimiento saludable y la neurorrehabilitación.

Cistanche puede mejorar la memoria

1. Introducción

Las capacidades motoras disminuyen con la edad (Hunter et al., 2016; Krampe, 2002). A medida que el cerebro y el cuerpo envejecen, los movimientos pierden velocidad (Bedard et al., 2002; Jiménez-Jiménez et al., 2011), fuerza (Frontera et al., 2000) y coordinación (Serrien et al., 2000). Esta pérdida natural de la función se ve exacerbada por trastornos motores que aumentan considerablemente con la edad (p. ej., accidente cerebrovascular, sarcopenia, parkinsonismo). A medida que aumenta la población anciana (Leeson, 2018), se necesitan estrategias para contrarrestar y compensar el deterioro motor relacionado con la edad.

Durante el envejecimiento, el sistema motor debe adaptarse continuamente al cambio neuromusculoesquelético en curso. La plasticidad cerebral permite esto. La plasticidad es esencial para aprender nuevas habilidades motoras, adaptar y retener las existentes y para rehabilitar las funciones deterioradas por la enfermedad (Dayan y Cohen, 2011; Sampaio-Baptista et al., 2018). Por lo tanto, la plasticidad juega un papel importante en la mitigación del deterioro motor relacionado con la edad (McNeil y Rice, 2018; Rozycka y Liguz-Lecznar, 2017).

Desafortunadamente, la plasticidad también disminuye con la edad (Burke y Barnes, 2006), especialmente en el dominio motor (Bhandari et al., 2016; Freitas et al., 2013; Rogasch et al., 2009). Una de las principales causas es la desregulación del equilibrio finamente ajustado entre la excitación y la inhibición corticales (E:I) (Rozycka y Liguz-Lecznar, 2017). A través de la corteza, E:I se interrumpe debido a que el ácido aminobutírico (GABA), el principal neurotransmisor inhibidor, se ha informado predominantemente que disminuye con la edad, 2018), la capacidad disminuida para suprimir las respuestas automáticas (Hermans et al., 2018a) y el aprendizaje de secuencias motoras (King et al., 2020).

Por el contrario, aquí probamos la hipótesis de que, a medida que M1 GABA disminuye con la edad, una forma específica de la función motora de las extremidades superiores: la adaptación.memoria- aumentaría. A lo largo de la vida, la adaptación es esa propiedad del sistema sensoriomotor que permite a las personas contrarrestar las perturbaciones ajustando sus movimientos y, por lo tanto, mantener un desempeño motor exitoso (Franklin y Wolpert, 2011; Wolpert et al., 2011). Una vez que ha tenido lugar esta forma de aprendizaje y se elimina la perturbación, la adaptaciónmemoriase expresa como un efecto secundario (AE): un sesgo de movimiento en la dirección opuesta a la perturbación. La fuerza de la adaptaciónmemoriaestá indexada por la persistencia en el tiempo de este EA. Existe una gran cantidad de evidencia de que, si bien los adultos mayores a menudo muestran deficiencias durante la exposición a una perturbación sensoriomotora (es decir, una reducción más lenta del error; Anguera et al., 2011; Bock, 2005; Buch et al., 2003; Fernández-Ruiz et al., 2000; Huang y Ahmed, 2014; Panouillères et al., 2015; Vandevoorde y Orban de Xivry, 2019), tras la eliminación de la perturbación se conserva la EA (Bock, 2005; Buch et al., 2003; Hegele y Heuer, 2008 ; Panouillères et al., 2015; Roller et al., 2002; Vandevoorde y Orban de Xivry, 2019) o incluso aumentó (Fernández-Ruiz et al., 2000; Nemanich y Earhart, 2015; Wolpe et al., 2020) en comparación a adultos más jóvenes (aunque ver: Malone y Bastian, 2016). De y contraindicaciones de seguridad para las mediciones MRS y tDCS. La selección fue realizada por uno de los experimentadores, y el historial médico de los participantes fue determinado por autoinforme. Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito. El estudio fue aprobado por el Comité de Ética de Investigación del NHS del Reino Unido (Oxford A; número de referencia REC: 13/SC/0163). En el Experimento 1, todos los participantes (= 32) realizaron pruebas de adaptación del prisma (PA) y pruebas de retención a corto (10-minutos) y largo plazo (24-horas). Una submuestra se sometió a una exploración MRS para medir la neuroquímica en la corteza sensoriomotora izquierda (= 22) y en un volumen de control anatómico en la corteza occipital (= 20; Fig. S2). Una submuestra accedió a participar también en el Experimento 2 (= 25), que constaba de dos sesiones semanales de PA combinadas con tDCS anódica/simulada para M1. Los detalles completos de las mediciones que se obtuvieron para cada individuo se encuentran en la Tabla S1.

En el Experimento 1, el tamaño de la muestra (= 32) se determinó con base en un análisis de poder ejecutado en G∗Power (Faul et al., 2007) (Versión 3.1.9.2), basado en investigaciones previas de la asociación entre el comportamiento y el cambio GABA relacionado con la edad dentro del dominio motor (Heise et al., 2013; Hermans et al., 2018a). El tamaño medio del efecto en estos estudios fue ||=0.52. Para detectar un efecto de este tamaño se requiere una muestra mínima de=19 con una probabilidad de error Tipo I=0.05, y potencia (1 − )=0.80 (basado en un análisis correlacional a priori de una cola). Desde nuestra perspectiva neuroquímica, el trabajo previo mostró que la reducción experimental del tono inhibitorio M1 durante la adaptación a través de la estimulación cerebral no influyó en la tasa de adaptación, pero aumentó la persistencia de la AE en adultos jóvenes (Galea et al., 2010; O'Shea et al. , 2017). Aquí, razonamos que si la retención de AE ​​depende causalmente del tono inhibidor de M1, entonces esta forma dememoriapuede aumentar naturalmente con la edad debido a una disminución de M1 GABA relacionada con la edad.

Esta hipótesis se confirmó en un estudio transversal de treinta y dos adultos mayores sanos (edad media: 67,46 años, sd: 8,07). Usando espectroscopia de resonancia magnética (MRS) para cuantificar la neuroquímica, mostramos que M1 GABA disminuye con la edad. Utilizando la adaptación del prisma (PA; von Helmholtz, 1867), mostramos que la retención aumenta con la edad. A

análisis de mediación posteriormente confirmó que como GABA disminuye con la edad, la adaptaciónmemoriaaumenta, y la primera explica la segunda. Para demostrar la causalidad, intervinimos experimentalmente con estimulación de corriente continua transcraneal anódica excitatoria (a-tDCS), para intentar y reducir aún más M1 GABA (Antonenko et al., 2017; Kim et al., 2014; Stagg et al., 2009) y así aumentar aún más la adaptaciónmemoria. En promedio, la estimulación no aumentómemoriaen este grupo de edad. Más bien, un análisis de moderación mostró que cómo cambiaba la estimulaciónmemoriadependía de la E:I cortical motora de los individuos. La estimulación aumentó la retención en individuos con E:I bajo, pero disminuyó la retención en individuos con E:I alto.

En resumen, identificamos un dominio específico de la plasticidad funcional motora que mejora con la edad, como consecuencia natural del declive inhibitorio de la corteza motora. Esta función de la memoria puede mejorar aún más mediante la neuroestimulación, pero solo en los individuos menos afectados por la desregulación relacionada con la edad de la E:I cortical motora. Estos hallazgos desafían la visión predominante del envejecimiento como un declive funcional inevitable. Mientras que el aprendizaje de nuevas habilidades motoras puede disminuir, la capacidad para mantener la adaptación de las habilidades existentes mejora naturalmente con la edad. esa adaptaciónmemoriase mejora de forma natural con la edad indica que puede tener un potencial sin explotar como objetivo de estrategias de entrenamiento que apuntan a preservar, mejorar o restaurar la función motora en el envejecimiento saludable o patológico (p. ej., terapia con prismas para la rehabilitación del abandono visoespacial; O'Shea et al., 2017; Rossetti et al., 1998).

2. Materiales y métodos

2.1. Participantes

Treinta y dos hombres diestros con edades entre 49 y 81 años (edad media: 67,5 años, sd: 8,1) participaron en este estudio. Todos fueron examinados para descartar antecedentes personales o familiares de trastornos neurológicos o psiquiátricos. Los tamaños de muestra (= 32 para análisis conductuales;=20 para análisis neuroquímicos) por lo tanto tenían un poder estadístico adecuado. En el Experimento 2, el tamaño de la muestra se determinó en base a un análisis de poder comparable informado por el tamaño del efecto de estimulación informado en nuestro trabajo anterior (O'Shea et al., 2017). En ese estudio, el M1 a-tDCS izquierdo mejoró la retención a largo plazo hasta cuatro días después de la adaptación, con un tamaño del efecto de=0.73. El tamaño de muestra mínimo requerido para detectar un efecto de=0.73 con una probabilidad de error Tipo I=0.05, y potencia (1 − )=0.80 fue {{24 }} (basado en una diferencia de una cola de dos medias dependientes). Para tener en cuenta posibles abandonos, se reclutaron veintiséis participantes. Un participante se perdió en el seguimiento de la retención y, por lo tanto, no se incluyó en la muestra final de=25.

2.2. Protocolo de adaptación del prisma

En ambos experimentos, PA se realizó utilizando un aparato automatizado especialmente diseñado (Fig. S1a). Los participantes se sentaron con la cabeza fija en una mentonera y vieron una pantalla táctil horizontal de 32- pulgadas a través de un obturador de pantalla de cristal líquido (LCD) (película de dispersión, Liquid Crystal Technologies, Ohio, EE. UU.). La pantalla táctil se usó para presentar los objetivos visuales y registrar los puntos finales de alcance, y el obturador LCD se usó para controlar la retroalimentación visual de la pantalla y la extremidad. Se adjuntó un botón al poste de la mentonera y sirvió como posición inicial para todos los movimientos de apuntamiento. Se instruyó a los participantes para que mantuvieran presionado el botón en todo momento y solo lo soltaran cuando iniciaran un movimiento de alcance hacia un objetivo. Solo en las pruebas de efectos secundarios (AE), al soltar el botón, el obturador de la pantalla LCD se volvió opaco, lo que ocultó la retroalimentación visual de la precisión del punto final. Además, un obturador fijo impedía que los participantes vieran su extremidad en la posición inicial y durante el primer tercio de su trayectoria de alcance. Se indicó a los participantes que no deslizaran el dedo por la superficie de la pantalla táctil, sino que tocaran la pantalla solo al final de su movimiento de alcance. Los errores de puntería se calcularon como el ángulo formado entre una línea recta que une la posición inicial y el objetivo, y una línea recta que une la posición inicial y la posición de aterrizaje registrada. Por convención, los errores en la dirección del desplazamiento prismático (hacia la derecha/en el sentido de las agujas del reloj) se codificaron como positivos, mientras que los errores en la dirección opuesta (hacia la izquierda/en el sentido contrario a las agujas del reloj) se codificaron como negativos. La tarea se programó en MATLAB versión 2014b (MathWorks; https://uk.mathworks.com) utilizando Psychtoolbox (Kleiner et al., 2007) versión 3, ejecutado en una computadora portátil MacBook Pro. En cada prueba, una grabación de voz de audio instruía a los participantes a alcanzar y señalar con el dedo índice derecho el objetivo presentado en la pantalla táctil. El objetivo podría ubicarse en el centro de la pantalla (ensayos de bucle abierto) o 10 cm a la izquierda o a la derecha (ensayos de bucle cerrado). La distancia entre los ojos de los participantes y el objetivo central fue de 57 cm.

Durante PA, los participantes alternaron entre dos tipos de bloques de tareas: apuntamiento de bucle cerrado (CLP) y apuntamiento de bucle abierto (OLP). En las pruebas de circuito cerrado, los participantes usaron gafas de prisma de desplazamiento a la derecha de 10◦ (gafas de glaciar: Julbo, Longchaumois, Francia; lentes: OptiquePeter, Lyon, Francia) y se les indicó que hicieran movimientos rápidos de alcance (duración media del movimiento: 452 ms, sd : 119 ms) al objetivo izquierdo o derecho en un orden pseudoaleatorio. Se entrenó a los participantes para que mantuvieran el dedo en la posición de aterrizaje y corrigieran su movimiento en la siguiente prueba según fuera necesario. Para limitar los ajustes estratégicos y la corrección de errores "en vuelo" (Redding y Wallace, 1996; 2001) retroalimentación visual de simulación) durante las pruebas de comportamiento. Esto se logró mediante el uso de códigos ciegos ("modo de estudio" del estimulador) proporcionados por un investigador que no participó en las pruebas de comportamiento. El desenmascaramiento ocurrió en la etapa de análisis estadístico, una vez que se completó la recopilación de datos.

En el Experimento 2, los participantes realizaron dos sesiones de PA más tDCS (anódica/simulada, orden contrabalanceada), cada una separada por un mínimo de una semana (intervalo promedio: 10 días, sd: 6 días). Este intervalo se eligió para permitir que tanto el efecto de DCS en la excitabilidad cortical (Nitsche et al., 2003; Nitsche y Paulus, 2000) como el AE se laven (O'Shea et al., 2017), para asegurar un retorno a comportamiento de referencia de referencia y excitabilidad cortical al comienzo de la otra sesión experimental. La justificación de la estimulación durante la AF, en lugar de antes o después, era interactuar con el obturador fijo en el primer tercio de cada movimiento de extensión, como en trabajos anteriores (Inoue et al., 2015; O'Shea et al., 2017; 2014). Al final de cada prueba, la retroalimentación visual de la posición de aterrizaje duró 500 ms después de que se registró el toque. Después de este tiempo, el obturador de la pantalla LCD se volvió opaco y los participantes tuvieron que volver a la posición inicial (es decir, presionar y mantener presionado el botón) sin respuesta visual de su mano. Este procedimiento limitaba la exposición del prisma al movimiento de extensión en oposición al movimiento de retorno. En las pruebas de circuito abierto, se retiraron los prismas y se instruyó a los participantes para que apuntaran al objetivo central. Se enfatizó la precisión sobre la velocidad (duración media del movimiento: 799 ms, sd: 135 ms). La retroalimentación visual se presentó en cada prueba mediante el obturador LCD que se volvió opaco al inicio del alcance, ocluyendo así la visión del objetivo, el error de alcance y punto final, y el movimiento de retorno. Esto permitió medir la AE hacia la izquierda sin que los participantes se desadaptaran activamente en respuesta a la retroalimentación del error visual.

En ambos experimentos, cada sesión de PA midió la precisión de puntería durante la línea de base, la adaptación, la retención a corto plazo (10-minutos) y a largo plazo (24-horas; Fig. S1). Se midió la precisión de puntería de lazo cerrado y lazo abierto en dos bloques de 20 y 30 ensayos respectivamente. Adaptación compuesta por pares alternos de bloques de señalización de bucle cerrado y abierto, seis en el Experimento 1 y siete en el Experimento 2 (Fig. S1). La retención de la EA se midió 10-minutos y 24-horas después del final de la PA, por medio de un solo bloque de 45 ensayos en bucle abierto. En el Experimento 2, la retención de 10-minutos fue seguida por una fase de lavado en la que los participantes señalaron sin usar prismas, observaron sus errores hacia la izquierda y, por lo tanto, se desadaptaron. El lavado consistió en 40 pruebas de circuito cerrado y 45 pruebas de circuito abierto distribuidas en seis bloques intercalados (Fig. S1b). El propósito del lavado era doble. Primero, nos permitió investigar si, en la condición simulada, la edad avanzada se asoció con una falta de adaptación que podría explicar una AE más fuerte en un momento posterior (ver Resultados complementarios). En segundo lugar, razonamos que, simemoriala formación fue fortalecida por la estimulación durante la AP, entonces era más probable que el lavado interfiriera con la retención a largo plazo en la condición simulada que en la condición anódica, lo que podría aumentar la sensibilidad para detectar el efecto de la estimulación a las 24- horas.

2.3. Estimulación transcraneal de corriente continua

En el Experimento 2, se administró tDCS mediante un estimulador de CC alimentado por batería (Neuroconn GmbH, Ilmenau, Alemania) conectado a dos electrodos de esponja de 7 × 5 cm empapados en una solución salina al 0, 9 por ciento. El electrodo anódico se centró sobre C3 (5 cm lateral a Cz) correspondiente a la corteza motora primaria izquierda según el sistema internacional de 10-20 electrodos (Herwig et al., 2003). El cátodo se colocó sobre la cresta supraorbitaria derecha. Durante la tDCS anódica, se aplicó estimulación a 1 mA durante 20 min, durante toda la fase de adaptación, como en nuestro trabajo anterior (O'Shea et al., 2017). La impedancia se controló en línea y se mantuvo por debajo de 10 kOhm en todo momento durante la estimulación. La corriente aumentó y disminuyó durante un período de 10 s al inicio y al final de la estimulación. Durante el tDCS simulado, el procedimiento fue idéntico excepto que no se administró estimulación durante los 20 min. En cambio, se produjeron pequeños pulsos de corriente (110 A durante 15 ms) cada 550 ms para simular las sensaciones de hormigueo transitorias asociadas con la estimulación real. Tanto los experimentadores como los participantes desconocían la condición de estimulación (anódica o conmemoriaprocesos de formación que ocurren durante la exposición al cambio visual, que se sabe que se relaciona con la retención a largo plazo (Inoue et al., 2015; Joiner y Smith, 2008; Kording et al., 2007; Smith et al., 2006). Mostramos anteriormente que M1 a-tDCS aplicado antes, a diferencia de durante, PA no tuvo efecto en la adaptaciónmemoria, demostrando la importancia de la interacción entre la neuroestimulación y el estado cognitivo concurrente (O'Shea et al., 2017).

2.4. Protocolo de adquisición de MRS

Los datos de MRS se adquirieron en el Oxford Centre for Clinical Magnetic Resonance Research (OCMR, Universidad de Oxford), en un escáner de RM de cuerpo entero Siemens Trio {{0}}Tesla y usando una bobina de canal 32- . Imágenes de RM estructural ponderada T1-de alta resolución (MPRAGE; cortes axiales de 224 × 1 mm; TR/TE=3000/4,71 ms; ángulo de giro=8◦; FOV=256; tamaño de vóxel=1 mm isotrópico; tiempo de exploración=528 segundos) se adquirieron con fines de colocación y registro de vóxel MRS. Los datos de MRS se adquirieron de dos volúmenes de interés (VOI; tamaño de vóxel=2 ×2 ×2 cm3) en dos adquisiciones consecutivas. El primer VOI estaba centrado en la perilla del motor izquierdo (Yousry et al., 1997) e incluía partes de la circunvolución pre y poscentral (Fig. S2c). El segundo VOI (control anatómico) se centró bilateralmente en el surco calcarino en el lóbulo occipital (corteza visual) (Engel et al., 1997; Ip et al., 2017; Lunghi et al., 2015) (Fig. S2c ). Se eligió esta región de control porque, hasta donde sabemos, no ha estado implicada en el desarrollo y/o retención de AE ​​de prisma (para revisión, consulte: Panico et al., 2020; Petitet et al., 2017). El calce B0 se realizó con un GRESHAM (cortes axiales de 64 × 4,2 mm, TR=862,56 ms, TE1/2=4,80/9,60 ms, ángulo de giro=12◦, FOV {{ 40}}, duración del escaneo=63 segundos). Los datos de espectroscopia de RM (espectros) se adquirieron utilizando una localización semiadiabática mediante una secuencia de reenfoque selectivo adiabático (semi-LASER) (TR/TE=4000/28 ms, 64 promedios de exploración, tiempo de exploración=264 segundos) con pulsos de radiofrecuencia de potencia variable con retrasos de relajación optimizados (VAPOR), supresión de agua y saturación de volumen externo (Deelchand et al., 2015; Öz y Tkáč, 2011). Además, se adquirieron espectros de agua no suprimida de los mismos VOI para eliminar los efectos de corrientes de Foucault residuales y para reconstruir los espectros de matriz en fase (Natt et al., 2005). Las adquisiciones de un solo disparo se guardaron por separado (modo de adquisición de un solo disparo), luego se corrigió la frecuencia y la fase antes de promediar más de 64 escaneos.

2.5. Análisis de datos MRS

Los metabolitos se cuantificaron utilizando LCModel (Provencher, 2012; 1993; 2001) realizado en todos los espectros dentro del rango de desplazamiento químico de 0,5 a 4,2 ppm. Los espectros del modelo se generaron en función de los cambios químicos y las constantes de acoplamiento informados anteriormente por el Proyecto Vespa (estimulación, pulsos y análisis versátiles). La señal de agua no suprimida adquirida del volumen de interés se usó para eliminar los efectos de las corrientes de Foucault y para reconstruir los espectros de matriz en fase (Natt et al., 2005). Los espectros de barrido único se corrigieron para las variaciones de frecuencia y fase inducidas por el movimiento del sujeto antes de la suma. Glutamic (Glx) se usó en el estudio actual debido a la incapacidad de distinguir entre glutamato y glutamina usando un escáner de resonancia magnética 3T. Para evitar sesgar la muestra hacia estimaciones de alta concentración, se calculó el límite inferior de Cramér-Rao (CRLB) relativo esperado para cada conjunto de datos individual dada la estimación de concentración y suponiendo un nivel constante de ruido en todas las mediciones (consulte la información complementaria para conocer los métodos detallados). Los conjuntos de datos para los cuales el residuo de Pearson entre el CRLB relativo esperado y el observado excedía de 2 se excluyeron del análisis posterior. Usando este criterio de filtración de calidad para ácido -aminobutírico (GABA etiquetado), Glutamix (Glutamina más Gutamato, etiquetado Glx) y Creatina total (Creatina más Fosfocreatina, TCR etiquetado), se descartaron cuatro conjuntos de datos de MRS V1 y no se descartó ningún conjunto de datos de MRS M1.

La corrección de tejidos es un paso importante en el análisis de datos MRS, especialmente en adultos mayores debido a la atrofia cerebral, que se ha propuesto para corresponder a la opción predeterminada de la función "pestaña_modelo" del paquete sjPlot en R (Lüdecke , 2021). Comparamos los parámetros del modelo LMM directamente para establecer la especificidad neuroanatómica y neuroquímica. Los parámetros del modelo se compararon mediante una prueba de hipótesis lineal general utilizando el paquete multi-comp en R (Hothorn et al., 2008). Para fines de visualización, las Figs. 1b, 3 y 6b muestran datos promediados por bloques como medidas de retención, pero los análisis estadísticos se realizaron en datos de ensayos individuales con intersecciones y pendientes aleatorias. Las medidas del tamaño del efecto son

informado para todos los análisis sustanciales, usando el paquete de tamaño de efecto (Ben-Shachar et al., 2020) en R. Cohen's d se usó para calcular los tamaños de efecto para una prueba t de una muestra contra cero para la retención a corto y largo plazo en Ex para explicar, al menos en parte, la disminución relacionada con la edad que se observa con frecuencia en los niveles de GABA medidos por MRS (Maes et al., 2018; Porges et al., 2017b). LCmodel genera concentraciones de metabolitos para un volumen completo de interés. Entonces, si la fracción de tejido neural dentro de un volumen de interés es baja, debido a la atrofia relacionada con la edad (Good et al., 2001), las estimaciones de concentración de metabolitos también estarán necesariamente por debajo. Se han propuesto varias técnicas de corrección de tejidos para dar cuenta de este posible factor de confusión, sin consenso actualmente en la literatura (Harris et al., 2015; Maes et al., 2018; Porges et al., 2017b). La mayoría de estas técnicas hacen suposiciones sobre la distribución del metabolito de interés dentro de los diferentes compartimentos tisulares. Sin embargo, tales suposiciones pueden no ser válidas a lo largo de la vida, ya que el proceso normal de envejecimiento puede afectar a algunos compartimentos más que a otros. Por lo tanto, todos los análisis informados en este documento utilizaron estimaciones de concentración no corregidas por tejido y, en cambio, incluyeron el porcentaje de materia gris (GM) y materia blanca (WM) en el vóxel MRS como variables de confusión sin interés (como en Scholl et al., 2017). Dado que este enfoque de corrección de volumen parcial no hace ninguna suposición sobre la distribución de GABA y Glx dentro de los diferentes tipos de tejido, es particularmente adecuado para el presente estudio (en el que los participantes tenían entre 49 y 81 años de edad) y, por lo tanto, controla la atrofia mientras permanece agnóstico sobre los impactos diferenciales del envejecimiento en los tipos de tejido. Los porcentajes de materia gris, materia blanca y líquido cefalorraquídeo presentes en los VOI se calcularon utilizando la herramienta de segmentación automática de FMRIB (Zhang et al., 2001). Se informan junto con las métricas de calidad de datos de MRS en la Tabla S2.

Entre los individuos, la estimación de la concentración total de creatina (TCR) se correlacionó negativamente con la edad en el vóxel M1 ((21)=−0.46,=0.04 ) aunque no en el vóxel V1 ( (17)=−0.06,=0.81; Fig. S2b). Debido a esta confusión con la edad, el TCR no se pudo utilizar como una referencia interna válida para las estimaciones de metabolitos. Por lo tanto, a lo largo de este trabajo, usamos estimaciones de concentración absoluta para GABA y Glx, en lugar de expresar los datos como proporciones de TCR.

2.6. análisis estadístico

Los análisis estadísticos de comportamiento se realizaron en R (R Core Team, 2017). Para controlar las diferencias interindividuales en la precisión de puntería previa a la adaptación, en todos los ensayos, los datos de error de punto final se normalizaron restando el error de puntería promedio en la línea de base (entre objetivos izquierdo/derecho para bloques de circuito cerrado; objetivo central para bloques de circuito abierto). ). A menos que se especifique lo contrario, todas las pruebas estadísticas fueron de dos colas. Los análisis se realizaron mediante regresión lineal e incluyeron comprobaciones de los siguientes supuestos: 1) linealidad, 2) homogeneidad de la varianza y 3) normalidad de los residuos. Estos supuestos se examinaron visualmente utilizando gráficas de residuos frente a valores observados (linealidad), valores ajustados frente a residuos (homogeneidad de varianza) y distribución de residuos (normalidad de residuos). Se utilizaron modelos lineales de efectos mixtos (LMM) para los análisis con un componente de medidas longitudinales/repetidas (p. ej., adaptación, retención) mediante la inclusión de intersecciones y pendientes como efectos aleatorios de los participantes. Este enfoque tiene dos ventajas en comparación con los análisis de varianza (ANOVA) de medidas repetidas: nos permitió 1) considerar también la dinámica del comportamiento dentro del bloque, a diferencia de solo los errores promedio del bloque, y 2) disociar las fuentes aleatorias de variabilidad interindividual de los significativos. Todas las especificaciones del modelo se informan en las tablas complementarias. Los valores de p se estimaron utilizando la prueba de Wald, que experimenta 1, y para pruebas t de muestras pareadas de estimulación simulada versus anódica en la retención a corto y largo plazo en el Experimento 2. eta-cuadrado parcial aproximado () para muestras lineales mixtas análisis de regresión de efectos para resumir la proporción de varianza asociada con un efecto fijo en particular. Se han propuesto reglas generales para interpretar los tamaños del efecto. Estas normas para la d de Cohen son: pequeña=[0.2{{30}}; 0.49]; medio=[0.5; 0.79]; grande Mayor o igual a 0.8. Las normas para son: pequeño=[0.01; 0,05]; medio=[0,06; 0,13]; grande Mayor o igual a 0.14 (Cohen, 2013).

En el Experimento 2, la precisión media del OLP y el CLP de línea de base se analizó de dos maneras. Primero, para verificar la ausencia de un efecto de orden (sesión de PA 1 vs. sesión de PA 2; usando pruebas t por pares). En segundo lugar, para verificar la ausencia de un efecto de condición de estimulación (sesión de tDCS anódica versus sesión de tDCS simulada; usando pruebas t por pares en los mismos datos reordenados por condición de neuroestimulación). El primer análisis aseguró que el intervalo de lavado de una semana fuera efectivo (es decir, los efectos conductuales de la sesión 1 se habían disipado al comienzo de la sesión 2), y el último aseguró que las diferencias en el rendimiento entre las condiciones de tDCS anódica y simulada podrían atribuirse a un efecto de neuroestimulación en comparación con las diferencias sistemáticas aleatorias ya presentes al inicio del estudio. Para cuantificar la evidencia estadística a favor de la ausencia de diferencia (es decir, lo que pretendíamos lograr), se calculó un factor de Bayes (01) para estos análisis de control de calidad. Un 01 > 3 se consideró evidencia sustancial de la ausencia de diferencia, consistente con un lavado adecuado entre las dos sesiones experimentales.

Debido a que el GABA se sintetiza a partir del glutamato, las concentraciones de estos dos neurotransmisores generalmente se correlacionan positivamente en el cerebro (Jocham et al. (2012); Stagg et al. (2011a); en nuestro conjunto de datos, M1 GABA × M1 Glx: (20)=0.34,=0.13; V1 GABA × V1 Glx: (14)=0.16,=0.55). Por lo tanto, al analizar la relación entre la concentración absoluta en GABA o Glx dentro de un vóxel y el resultado, la concentración del otro neurotransmisor (GABA o Glx) también se incluyó en el modelo. Además, las concentraciones de materia gris y blanca también se incluyeron como covariables sin interés en todos los modelos que incluían datos neuroquímicos.

Se utilizó un análisis de mediación para caracterizar los vínculos "mecanicistas" subyacentes a las correlaciones observadas entre la edad, la neuroquímica y la retención. Esto se realizó utilizando la mediación del paquete R para el análisis de mediación causal (Imai et al., 2010). La mediación se realizó mediante regresión con bootstrapping no paramétrico (10,000 remuestreos) para determinar si el tono inhibidor de M1 representaba el vínculo entre la edad y la retención a largo plazo. El modelo incluyó: la edad como variable independiente (X); concentraciones absolutas de M1 GABA y Glx como mediadores (M1, M2); retención promediada por bloques a las 24- horas como variable dependiente (Y) (error medio de bloques normalizado por la línea de base para cada individuo) y control para la fracción de GM y WM en el vóxel M1 (C1, C2). La mediación porcentual () se calculó como la fracción del efecto total (c) contabilizada por los efectos indirectos (ab1 o ab2).