[뇌 건강 관련 자료] 반복적 신경 조절을 통한 노인의 작업 기억 및 장기기억 개선

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노인의 기억력을 보호하거나 향상시키는 기술 개발은 중개 의학의 지속적인 목표입니다. 여기서 우리는 65-88세 사람들의 청각-언어 작업 기억 및 장기 기억의 선택적이고 지속 가능한 향상을 위한 반복적(4일) 경두개 교류 자극(tACS) 프로토콜을 설명합니다. 고주파가 아닌 동시 저주파의 변조는 정수리 피질에서 개입 후 3일, 4일 및 1개월에 작업 기억을 우선적으로 개선한 반면, 동기 고주파의 변조는 전전두엽에서 저주파가 아닌 활동을 우선적으로 개선했습니다. 피질은 개입 후 2-4일 및 1개월에 장기 기억을 우선적으로 개선했습니다. 4일 동안의 기억력 향상 비율은 1개월 후 기억력 향상의 크기를 예측했습니다. 기본 인지 기능이 낮은 개인은 더 크고 지속적인 기억력 향상을 경험했습니다. 우리의 연구 결과는 노화 뇌의 가소성이 메모리 특정 피질 회로의 spatiospectral 매개 변수에 기초한 반복적이고 고도로 집중된 신경 변조를 사용하여 선택적이고 지속적으로 이용될 수 있음을 보여줍니다.

 

기본

세계는 급속한 고령화로 인해 많은 문제에 직면해 있습니다. 연령 인구 통계의 변화는 상당한 개인적, 사회적, 의료 및 경제적 비용과 관련이 있습니다. 노화로 인한 비용에 기여하는 중요한 요인은 재무 결정을 내리거나 언어를 이해하는 것과 같은 일상생활 활동에 필수적인 기본 기억 시스템의 손상입니다. 최신 보고서에 따르면 진행 중인 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19) 팬데믹으로 인해 이러한 손상 가능성이 높아졌습니다. 더욱이, 노화 동안 개인마다 기억력 감퇴에 상당한 가변성이 존재하며 가속화된 감퇴는 차후의 알츠하이머병 및 기타 치매를 잠재적으로 예측할 수 있습니다. 신경과학의 상당한 진보는 기억력을 뒷받침하는 뇌 회로와 네트워크를 확인했으며, 인지 회로의 리듬 활동이 정보 처리의 조정에 중요할 수 있다는 연구 결과가 있습니다. 지금 필요한 것은 건강한 노화 모델에서 영감을 얻은 신경 회로의 리듬 활동을 비침습적으로 분리하고 강화하여 빠르고 지속 가능한 방식으로 노인의 기억 기능을 보호하거나 강화할 수 있는지 여부를 결정하는 기술입니다.

노인의 기억 기능을 개선하는 데 있어 어려운 점은 기억 기능이 단일 인지 메커니즘에 의해 인스턴스화되지 않을 수 있다는 것입니다. 이전 연구는 정보의 짧은 유지 관리를 위한 용량 제한 작업 기억(WM) 저장소와 정보의 지속적인 유지 관리를 위한 무제한 장기 기억(LTM) 저장소를 특징으로 했습니다. 이 이중 저장소 프레임워크 내에서 이전 연구는 노화에 따른 WM 및 LTM 기능의 동시 적자 및 선택적 결함을 모두 확인했으며 고전적인 즉시 무료 회상 패러다임을 사용하여 이러한 저장소를 정식 최신성 및 우선순위 효과와 각각 연관시킵니다. 신경심리학적 연구는 오래전부터 최초 효과와 최신 효과의 뚜렷한 해부학적 및 기능적 기질과 해당 WM 및 LTM 저장소를 암시해 왔습니다. 등외 측 전두엽 피질(DLPFC)과 하두정소엽(IPL)의 차등적 기여가 제안되었습니다. 그러나 이러한 영역의 고유한 리듬 메커니즘이 자유 회상 중에 고유한 기억 프로세스를 보조하는지 여부는 알려져 있지 않습니다. 공간적으로 구별되는 뇌 영역의 고유한 리듬 메커니즘을 식별할 수 있는 경우 이러한 뇌 리듬은 노인의 기억 기능을 선택적으로 개선하기 위해 고화질 경두개 교류 자극(HD-tACS)과 같은 기술을 사용하여 독립적이고 비침습적으로 조작할 수 있습니다.

세타 및 감마 주파수 범위의 리듬 활동은 특히 무료 리콜 동안 WM 및 LTM 기능 모두에 기여하는 것으로 생각됩니다 . 그러나 기억력을 향상시키기 위해 이러한 리듬을 조절하려는 이전의 시도는 일관성 없는 결과를 낳았습니다. 정수리 세타 리듬 18의 변조로 WM의 개선에 대한 몇 가지 제안이 있지만 정면 영역의 세타 리듬과 정수리 및 정면 영역의 감마 리듬을 변경하면 모순된 결과가 나타납니다. 유사하게, 정면 감마 tACS가 이전에 LTM의 개선을 제안했지만 정면 세타 및 두정 세타 변조와 같은 다른 시공간적 조합은 다양한 효과를 나타냈습니다. 또한, 내측 정수리 피질에서 감마 리듬의 변조가 LTM에 일부 이점을 보여주었지만 , 이러한 리듬이 외측 정수리 피질에 관여한다는 인과적 증거는 거의 없습니다. 더욱이, 이러한 증거의 대부분은 시공간 기억을 목표로 하는 패러다임을 사용하고 기존의 tACS를 사용하는 젊은 성인에 대한 연구에서 나옵니다. 이 기술은 현재 흐름 모델에 의해 안내되는 HD-tACS와 같은 기술보다 공간 해상도와 목표 참여가 더 낮습니다. 따라서 신경조절의 위치와 빈도의 특정 조합이 특히 노인의 경우 WM 및 LTM 기능을 선택적으로 개선하는 데 효과적인지는 알려져 있지 않습니다.

증거의 균형을 바탕으로 우리는 IPL에서 세타 리듬의 변조가 청각-언어 WM 기능(최근 효과)을 향상시키는 반면 DLPFC에서 감마 리듬의 변조는 청각-언어 LTM 기능(우두 효과)을 향상시킬 것이라는 가설을 테스트했습니다. 노인의 경우(실험 1). 이러한 리듬을 변조하기 위해 우리는 전류 흐름의 초점을 개선하기 위해 전류 흐름 모델에 의해 안내되는 9개의 12mm 링 전극(8 × 1 tACS)의 최적 소스-싱크 구성으로 tACS를 적용했습니다. 또한, 수일에 걸쳐 반복적인 신경 조절을 수행하여 오래 지속되는 효과를 유도하고자 했으며, 개입 후 최대 1개월까지 기억 성능을 테스트했습니다. 또한 개인 간 차이의 영향을 조사했습니다. 그리고 일반 인지 능력이 낮은 노인들이 신경 조절로 더 많은 혜택을 받을 수 있는지 여부를 테스트했습니다. 가설의 위치 특이성과 주파수 특이성을 확인하고 현장에서 상충되는 결과를 해결하기 위해 IPL에서 감마 동반의 영향을 조사하기 위해 두 지역에서 동반 주파수를 전환하는 두 번째 실험(실험 2)을 수행했습니다. 메모리 기능에 대한 DLPFC의 세타 동반. 주요 결과의 반복 가능성을 명시적으로 테스트하기 위해 실험 1과 유사한 세 번째 실험(실험 3)을 수행하여 독립적인 참가자 샘플에서 DLPFC의 감마 변조 및 IPL의 세타 변조 효과를 조사했습니다. 이 세 가지 실험을 통해

결과

우리는 노인의 기억 기능을 목표로 하는 두 가지 가짜 통제 실험과 주요 결과의 반복 가능성을 테스트하기 위한 추가 실험으로 구성된 무작위 이중 맹검 연구를 수행했습니다. 실험 1에서 60명의 참가자(표 1 )를 세 그룹(가짜, DLPFC 감마 및 IPL 세타, 그림 1 )으로 무작위 배정했습니다. 우리는 반복적인 신경 조절 프로토콜을 사용했는데 각 참가자는 할당된 그룹에 따라 8 × 1 tACS를 4일 연속 매일 20분 동안 받았습니다. 감마 주파수 8 × 1 tACS는 60Hz에서 투여된 반면, 세타 주파수 8 × 1 tACS는 4Hz에서 투여되었으며, 이전 연구에 따르면 이러한 주파수에서 더 강력한 이점이 제안되었습니다. 매일 참가자들은 무료 회상 작업을 5번 실행했습니다. 각 실행에서 그들은 20개의 단어 목록을 인코딩하고 목록 제시가 끝날 때 즉시 단어를 기억하도록 요청받았습니다. Neuromodulation은 기능적 특이성을 높이기 위해 5개 목록 모두를 인코딩하고 회상하는 전체 기간 동안 수행되었으며 29 이 절차는 약 20분이 소요되었습니다( 방법 ). 제시된 단어의 직렬 위치 함수로 5회 실행에 걸쳐 메모리 성능을 조사했습니다. 이를 통해 이중 매장 모델 11에 따라 우선순위 및 최근성 직렬 위치 곡선 효과로 색인된 LTM 및 WM의 변화를 개별적으로 분리할 수 있었습니다.. 이러한 온라인 평가 외에도 기준선과 개입 후 1개월에 오프라인에서 메모리 성능을 평가했습니다. 또한 MoCA(Montreal Cognitive Assessment) 30를 사용하여 정량화된 일반 인지 기능과 GDS(Geriatric Depression Scale)를 사용하여 평가된 우울증 증상을 기준선에서 결정했습니다. 실험 2는 실험 1에서 효과의 주파수 특이성을 테스트하기 위한 컨트롤 역할을 했습니다. 여기에서 우리는 두 관심 영역 사이에서 신경 변조 주파수를 전환했습니다. 60명의 노인 참가자(표 1 )를 세 그룹(sham, DLPFC 세타 및 IPL 감마)으로 무작위 배정했습니다. 그림 1) 실험 1과 유사하게 진행되었습니다. 실험 3은 실험 1의 주요 결과를 복제하기 위한 테스트 역할을 했습니다. 여기에서 30명의 참가자로 구성된 새로운 샘플이 실험 1의 두 가지 중요한 관심 조건(DLPFC 감마 및 IPL 세타)으로 무작위 배정되었습니다. 연속 3일 동안만 신경조절을 받았습니다. 실험 1에서와 같이 기준선과 각 신경 조절 세션 동안 메모리 성능을 검사했습니다.

DLPFC 감마 변조는 LTM을 선택적으로 개선합니다.

실험 1에서, 신경조절 동안 관리된 5개 단어 목록에 대한 자유 회상 성능을 평균화하고 일(기준선, 개입 후 1일, 2일, 3일, 4일 및 1개월) 및 직렬 위치(우선 , 중간 1, 중간 2, 중간 3 및 최근)을 개체 내 요인으로, 그룹(가짜, DLPFC 감마 및 IPL 세타)을 개체 간 요인으로 사용합니다. 우리는 유의미한 일 × 직렬 위치 × 그룹 상호 작용을 관찰했습니다( F 21.4,611.5  = 3.875, P  < 0.001, η p 2  = 0.120). 가짜 그룹과 DLPFC 감마 그룹 간의 성능을 검사하는 후속 혼합 ANOVA는 유사한 일 × 직렬 위치 × 그룹 상호 작용 효과를 나타냈습니다( F 10.1,384.0  = 3.064, P  < 0.001, ηp2  = 0.087 ). 연속 위치 × 그룹 상호 작용에 대한 날의 영향을 테스트하는 추가 후속 분석에서는 sham 및 DLPFC 감마 그룹의 차이가 2일에 존재하는 것으로 나타났습니다( F 3.3,126.8  = 7.228, P  < 0.001, η p 2  = 0.160 ), 3일( F 2.9,110.3  = 15.331, P  < 0.001, η p 2  = 0.287), 4일( F 2.8,107.0  = 10.698, P  < 0.001, η p 2  = 0.220) 및 개입 후 1개월( F 2.6,100.5=  3.435, P  = 0.024, ηp2  = 0.083). 일 × 그룹 상호 작용에 대한 직렬 위치의 영향을 조사한 결과 가짜와 관련하여 DLPFC 감마 그룹의 1차 클러스터에 대한 메모리 성능이 크게 향상되었음을 관찰했습니다(F 3.6,140.4 = 7.470, P <  0.001 ,  η p 2 =  0.164 ) 및 다른 직렬 위치 클러스터( Fs  < 2.262, ps  > 0.085)에서는 차이가 없습니다. 우선순위 클러스터, 독립 샘플 t의 개선 사항 구문 분석-테스트는 개입 후 2일, 3일, 4일 및 1개월에 가짜 그룹에 비해 DLPFC 감마 그룹에서 훨씬 더 높은 우선순위 성능을 나타냈습니다(그림 2a , 상단, 중간). 연령, 성별, 교육 기간, MoCA 및 GDS 점수와 같은 추가 요인을 공변량으로 고려할 때 결과 패턴은 변경되지 않았습니다(보충 표 1-3 ). 탐색적 분석은 여성보다 남성에서 잠재적으로 더 큰 개선을 시사했지만, 이러한 효과는 다중 비교를 위한 수정에서 살아남지 못했습니다(확장 데이터 그림 1). 결과는 왼쪽 DLPFC를 표적으로 하는 감마 밴드의 리드미컬한 신경조절이 노인의 LTM을 우선적으로 개선했음을 시사합니다. 개선은 신경조절 2일째에 빠르게 유도되었고 신경조절 이후의 모든 날에 지속되었으며 개입 후 최소 1개월 동안 지속되었습니다.

(그림 2 및 이하 그림과 표 생략)

IPL 세타 변조는 WM을 선택적으로 향상시킵니다.

우리는 또한 혼합 ANOVA를 사용하여 실험 1에서 가짜 그룹과 IPL 세타 그룹 간의 일 × 직렬 위치 × 그룹 상호 작용 효과를 조사했습니다. 이 상호 작용 효과는 유의미했습니다. 독립 표본 t-테스트 결과 신경조절 3일과 4일에 가짜 그룹에 비해 IPL 세타 그룹에서 최신 효과의 상당한 개선이 나타났으며, 이러한 개선은 개입 후 1개월 시점에서 지속되었습니다. 결과는 왼쪽 IPL을 목표로 하는 theta-rate 신경조절이 다른 기억 시스템에 대한 행동 비용 없이 나이 든 개인의 WM을 선택적으로 향상시켰음을 시사합니다. 이러한 선택적 기억력 향상은 개입 3일째에 분명해졌으며 가짜 그룹 참가자의 기억력 성능과 비교하여 최소 1개월 동안 지속되었습니다.

특정 위치 및 빈도 조합이 필요합니다.

실험 1은 IPL 세타 리듬의 반복 변조로 개선된 WM 기능을 입증했습니다. 그러나 세타 및 감마 주파수 리듬은 모두 WM 기능에 기여합니다 32. 결과적으로 WM 개선이 특별히 IPL의 세타 변조로 인해 발생하는지 또는 IPL의 감마 변조로도 가능한지 확인하는 것이 중요합니다. 마찬가지로, DLPFC 변조를 통한 LTM 개선이 구체적으로 감마 동조로 인한 것인지 또는 세타 동조가 유사한 효과를 생성할 수 있는지 여부를 확인하는 것이 중요합니다. 이러한 가능성을 테스트하기 위해 세 실험 그룹이 가짜, IPL 감마 또는 DLPFC 세타 변조를 수신한 것을 제외하고는 실험 1과 동일한 설계에 따라 실험 2를 수행했습니다. 감마 리듬이 아닌 IPL의 세타 리듬 변조는 LTM에 영향을 주지 않고 WM을 개선했습니다. 세타 리듬이 아닌 DLPFC의 감마 리듬 변조는 WM에 영향을 미치지 않고 LTM을 개선했습니다. 또한, 두 실험에서 주어진 뇌 영역에 대한 두 가지 다른 주파수 조건은 서로에 대한 활성 제어 역할을 합니다. 결과적으로, 이러한 발견은 실험 1에서 관찰된 효과가 경망막 또는 경피적 변조와 같은 tACS의 비특이적 효과 때문이 아니라 관련 뇌 회로의 주파수 특정 연행 때문임을 확인합니다.

가짜 및 개입 전 기준 통제의 검증

제어 절차의 타당성과 주요 결과의 강도를 테스트하기 위해 개입 전 기준 시점에서 그룹 전체에 걸쳐 회상 성능을 조사했습니다(실험 1: 가짜, DLPFC 감마 및 IPL 세타; 실험 2: 가짜, DLPFC 세타 및 IPL 감마, 그림 2a, b , '기준선' 시점) 및 직렬 위치. 이 그룹을 비교하는 혼합 ANOVA는 직렬 위치(우선순위, 중간 1, 중간 2, 중간 3 및 최신성) 또는 그룹(실험 1: 가짜, DLPFC 감마 및 IPL 세타; 실험 2: 가짜, DLPFC)의 유의한 상호 작용 효과를 찾지 못했습니다. 세타 및 IPL 감마) 중 하나의 실험에서 공변량을 포함하거나 포함하지 않은 개입 전 기준 시점에서의 성능( Fs  < 0.925, ps > 0.488). 이러한 결과는 각 실험의 세 그룹이 직렬 위치 클러스터에 대한 기본 메모리 성능에 차이가 없음을 시사합니다. 따라서 일련의 위치에 대한 신경조절의 선택적인 효과는 두 실험에서 세 그룹 내의 고유한 차이에 의해 구동되지 않았습니다. 또한 각 실험(기준선, 1일, 2일, 3일, 4일 및 1개월; 그림 2a,b , top ). 가짜 그룹 내에서 일 × 직렬 위치 상호 작용 효과를 조사하는 반복 측정 ANOVA는 두 실험에서 공변량 유무에 관계없이 유의미한 차이를 나타내지 않았습니다( Fs  < 1.603, ps > 0.135). 함께, 이러한 결과는 1개월 이상 지속되는 서로 다른 평가 시점에 걸쳐 서로 다른 참가자 그룹과 동일한 참가자 그룹 내에서 개입 전 기준선 동안 메모리 성능의 안정성과 신뢰성을 입증합니다. 제어 절차 및 그에 따른 tACS 개선.

4일 개선율로 1개월 후 효과 예측

메모리 개선의 위치 특이성과 주파수 특이성을 확립한 후 지속 가능한 효과를 예측하는 요인을 조사했습니다. 우리는 실험 1의 4일 개입 동안 LTM(최초) 및 WM(최신)의 개선률을 평가했습니다. DLPFC 감마 그룹의 참가자 20명 중 17명(85%)이 4 일. 유사하게, IPL 세타 변조를 받은 20명의 참가자 중 18명(90%)이 4일 동안 긍정적인 최신성 개선률을 보였습니다. 선형 회귀를 사용하여 이러한 데이터를 모델링함으로써 가짜에 비해 DLPFC 변조의 4일 동안 우선 순위 및 가짜에 비해 IPL 변조 동안의 최신성에 대해 상당히 높은 평균 개선률을 관찰했습니다(그림 3).) 그러나 그 반대는 사실이 아닙니다. DLPFC 감마 그룹의 최신성이나 IPL 세타 그룹의 우선성은 Bonferroni 보정 후 가짜에 비해 유의미한 차이가 없었습니다(그림 3 ). 놀랍게도, 개입 과정에 걸친 개선률은 개입 후 기억력 이점을 매우 잘 예측했습니다. DLPFC 변조 동안 더 큰 우선도 향상률을 보인 참가자는 1개월에 가장 큰 우선도 이점을 보였습니다(r 18 = 0.817, P corr  < 0.001 ). , IPL 변조 동안 더 큰 최신 개선율을 보인 참가자는 1개월에 가장 큰 최신 개선 효과를 나타냈습니다( r 18  = 0.655, P corr  = 0.002)(그림 4a, b).). 다시 말하지만, 그 반대는 사실이 아닙니다(DLPFC 최근성: r 18  = 0.243, P corr  = 0.303; IPL 우선성: r 18  = 0.385, P corr  = 0.094; Pearson 테스트, 양면, Bonferroni 보정, P corr  < 0.0125). 결과는 노인의 압도적 다수가 신경조절의 특성에 따라 WM 또는 LTM에 대해 선택적으로 기억력 향상을 경험했을 뿐만 아니라 1개월 후 기억력 향상의 크기와 지속 가능성이 속도에 의해 크게 예측되었음을 나타냅니다. 4일간의 개입 동안 기억력 향상.

일반 인지 기능은 기억력 향상을 조절합니다.

이전 연구는 tACS의 효과가 기본 행동 상태 및 신경 상태에 의해 조절될 수 있음을 입증했습니다. 따라서 우리는 실험 1에서 신경조절로 인한 기억력 향상이 기본 인지 기능 수준에 의해 조절되는지 여부를 조사했습니다. 우리는 MoCA 점수, 개입 후 1개월 시점에서의 기억 성능 및 1-4일 동안의 기억 성능 변화율의 참여자별 회귀를 우선순위 및 최신 직렬 위치 클러스터에 대해 수행했습니다(그림 5 ). DLPFC 감마 그룹에서 기준선 인지 성능이 낮은 참가자는 4일 개입에 비해 더 높은 우선도 개선률을 보였습니다( r 18  = -0.822, P  < 0.001; 그림. 5a ) 개입 후 1개월에 더 큰 우위 이득을 보였다( r18  = -0.795, P  < 0.001; 그림 5b ). DLPFC 감마 그룹( rs 18  > -0.25, ps  > 0.288; 그림 5c, d )에서 최신성을 유지하는 그러한 관계는 없습니다. 또한, IPL theta 그룹에서 기준선 인지 성능이 낮은 참가자는 4일 동안 더 높은 최신성 향상률을 보였고( r 18  = -0.824, P  < 0.001; 그림 5g ) 1개월 후 더 최근성 향상률이 더 높았습니다( r 18  = -0.499, P  = 0.025, 그림 5h). 이전 분석과 일관되게 인지 수행 수준은 IPL 변조 중 또는 이후에 우선도의 변화를 예측하지 못했습니다( rs 18  > -0.274, ps  > 0.242; 그림 5e, f ). 따라서 기준선 인지가 상대적으로 낮은 나이 든 참가자는 감마율 DLPFC와 세 타율 IPL 변조 효과가 우선순위와 최신성에 각각 우선적으로 작용하는 것으로 나타났습니다. LTM에 대한 전전두엽 감마 리듬과 WM에 대한 정수리 세타 리듬의 독특한 기능을 제안하는 이 결론은 가짜 그룹에서 기본 인지 행동과 가짜 중 또는 후에 측정된 우선성 또는 최신성 사이의 참가자별 상관관계가 없기 때문에 강화되었습니다( rs 18  > 0.064, ps > 0.79). 이러한 결과는 노인의 기억 기능을 지원하는 대규모 인구 역학이 개인의 일반 인지 수행 수준에 따라 차등적으로 조절될 수 있음을 시사합니다.

 

논의

우리는 뇌 리듬의 분리 가능한 시공간 동조를 통해 노인의 WM 및 LTM의 선택적 개선에 대한 증거를 제시하고 개선은 개입 후 최소 1개월 동안 지속됩니다. 실험 1은 각각 IPL의 세타 리듬과 DLPFC의 감마 리듬의 동조를 통해 WM 및 LTM 기능에 대한 선택적 변경이 가능함을 보여주었습니다. 실험 2는 두 영역 사이의 변조 주파수를 전환해도 아무런 이점이 없음을 보여주었습니다. 결과적으로 기억력 향상을 위한 적절한 기질을 결정하는 것은 해부학적 위치와 리듬 주파수의 조합입니다.

또한 인지 기능이 약한 개인에서 더 큰 개선을 관찰했습니다. 이러한 결과는 실험 3의 독립적인 샘플에서 추가로 복제되었습니다. 우리는 또한 개입 중 기억 기능이 향상되는 속도가 개입 후 1개월의 기억 강도를 예측하므로 향후 연구에서 치료 반응성을 측정하는 중요한 척도를 제공한다는 것을 발견했습니다. 함께, 이러한 발견은 기능적으로 특정한 뇌 리듬의 조절을 통해 노인의 기억 기능이 선택적이고 지속적으로 향상될 수 있음을 시사합니다.

WM 및 LTM 기능에 대한 전두엽 및 정수리 영역 모두와 세타 및 감마 리듬 모두의 일반적인 관여를 문서화한 문헌을 고려할 때 별개의 리듬 신경조절 프로토콜이 다른 기억 기능에 영향을 미치는 특이성은 놀라운 것처럼 보일 수 있습니다. 이는 목록 중에 제시된 모든 단어를 인코딩하고 회상하는 동안신경조절이 수행되었기 때문에 특히 그렇습니다. 우리의 연구 결과는 우리의 개입이 두 가지 별개의 인지 작업을 조작했음을 강력하게 시사합니다. 이중 저장소 프레임워크에 따라 IPL 세타 변조가 WM 작업을 개선했다고 가정합니다. 그러나 이전의 시공간 메모를 이용한 신경조절 연구와 달리 , 우리는 IPL 세타 변조가 WM 용량 자체를 개선했다고 생각하지 않습니다. 이 경우 최신 클러스터 외에 일부 중간 위치 클러스터에서도 메모리 성능 향상이 관찰되었을 것입니다. 우리는 또한 IPL 세타 변조로 일반적인 주의력 기능의 증가를 기대하지 않습니다. 정수리 세타 리듬이 주의 샘플링을 용이하게 하는 것으로 가정되지만, 정수리 세타 동반으로 주의력의 변화를 암시하는 증거는 거의 없습니다.

대신, 우리는 IPL 세타 변조가 연속적인 메모리 표현 사이의 시간적 분리를 촉진하여 그들 사이의 간섭을 최소화할 수 있다고 제안합니다. 또한, 세타 리듬은 시간적 맥락 매개 리콜을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다. 잠재적으로 보존된 유지 관리 및 WM 표현의 콘텍스트 기반 검색의 기본이 되는 일반적인 신경 생리학적 메커니즘을 반영합니다. 신경조절의 영향을 받지 않는 WM 용량에 대한 본질적인 제한은 이러한 개선을 목록의 나중 단어로만 제한하여 최신 클러스터만 개선할 수 있습니다. 그렇다면 이러한 결과는 메모리 용량을 변경하는 것 외에도 영향력 있는 세타-감마 교차 주파수 결합 이론 내에서 WM 기능을 비침습적으로 개선하기 위한 추가 접근 방식을 반영할 수 있습니다.

IPL 세타 변조가 이후 목록 항목의 유지 및 리콜을 촉진했을 수 있지만 이전에 제시된 정보를 LTM으로 전송하는 것을 개선하지 않았을 가능성은 효과의 선택성에 추가로 기여했을 수 있습니다. 이것은 최근 경두개 자기 자극(TMS) 연구 14에 의해 지원되는 가능성인 두 개의 메모리 저장소에 대한 별개의 인코딩 메커니즘의 존재 때문일 수 있습니다. 또는 두 메모리 시스템 간의 표현 전송에는 별도의 실행 제어 프로세스가 포함될 수 있습니다. 현재의 신경조절 설계에 의해 영향을 받지 않았습니다. 결과적으로 IPL 세타 변조는 우선 클러스터의 메모리 표현에 영향을 미치지 않았을 수 있습니다. 대신, DLPFC 감마 변조를 통해 우선순위 효과의 개선이 선택적으로 나타났습니다. 이 프로토콜은 잠재적으로 해마 및 기타 측두엽 구조에 영향을 미침으로써 별도로 인코딩 되거나 LTM으로 전송된 표현을 검색하는 능력을 선택적으로 향상시켰을 수 있습니다. 이는 또한 지연된 회상 동안 감마 활동을 동시에 나타냅니다. 이전의 신경조절 연구는 단일 세션의 기존 tACS를 사용하여 젊은 성인의 기억 기능을 조사했지만 이 제안과 일치합니다. 따라서 세타 및 감마 리듬과 DLPFC 및 IPL 영역 모두 일반적으로 WM 및 LTM 성능에 기여하는 것으로 알려져 있지만 현재 연구에서 관찰된 분리 가능한 개선의 기초가 되는 뚜렷한 인지 과정을 색인화할 수 있습니다.

본 연구의 결과는 또한 무료 회상의 이론적 모델을 둘러싼 논쟁에 기여합니다. 우선성과 최신성 효과의 분리된 신경 기반은 상충되는 증거와 함께 신경심리학에서 뜨거운 논쟁거리가 된 주제였습니다. 현재 연구에서 관찰된 우선순위 및 최근 효과의 선택적 변조는 이중 저장 모델 및 신경 심리학적 관찰과 일치하여 뚜렷한 기본 메커니즘을 지원합니다.. 그러나 현재 우리의 연구 결과는 무료 회수의 대체 모델과 호환되지 않습니다. 예를 들어, 한 이론은 장기 저장 및 검색 작업이 전문성 의존 검색 구조에 따라 WM 기능을 지원하는 '장기 작업 메모리'에 우선 효과를 부여합니다. 이 견해는 DLPFC 감마 신경조절이 LTM으로부터의 검색에 영향을 미쳤을 수 있다는 앞서 언급한 가설과 일치하지 않습니다. 이 두 가지 관점을 명확하게 구분하는 방법은 개인화 방법을 사용하여 전문성을 조정하는 것입니다. 이 경우 이 이론은 더 강한 전문 지식 의존 검색 구조가 있을 때 DLPFC 감마 신경 조절의 더 강한 효과를 예측할 것입니다. 또한, 맥락 검색 이론이 우선권 효과를 설명하도록 설계되지는 않았지만, 노인의 우선권 효과의 결손은 DLPFC 감마 활동과 관련된 주의 과정에 기인했습니다. DLPFC 감마 신경조절이 일련의 초기 이벤트에 대한 이점과 함께 인코딩 메커니즘의 효율성에서 고유 기울기를 더욱 향상시켰을 가능성이 있습니다. 특히, 측두엽의 증가된 감마 활동은 이 효과와 관련이 있습니다. 위에서 논의된 바와 같이, DLPFC 감마 신경조절은 측두엽 구조에서 감마 활동에 대한 다운스트림 효과를 유발하여 우선 효과를 강화할 수 있습니다.

DLPFC 감마 신경조절이 특히 LTM 검색 프로세스 또는 주의 메커니즘에 영향을 미치는지 여부는 우선 클러스터 내에서 메모리 성능의 세분화된 분석을 통해 잠재적으로 해결될 수 있습니다. 예를 들어, LTM 검색 계정은 모든 직렬 위치에서 검색 프로세스에 대한 유사한 이점으로 인해 주요 클러스터에서 직렬 위치가 증가함에 따라 메모리 성능에 대한 부가적인 이동을 예측하는 반면 주의 계정은 메모리 성능 기울기의 감소를 함수로 예측합니다. 직렬 위치의 지속적인 관심의 안정화를 반영합니다. 우선권 효과를 선택적으로 조작하는 신경조절 프로토콜의 성공은 이러한 경쟁 예측을 테스트하는 강력한 도구가 될 것입니다. 이러한 가설을 체계적으로 테스트할 수 있는 충분한 권한이 있는 향후 연구는 자유 회상의 다양한 이론을 개선하고 조정하기 위해 이러한 경쟁 예측 사이를 명확하게 할 수 있습니다.

이 작업은 비침습적 기술을 사용하는 노인의 기억 기능에 대한 잠재적인 임상적 이점을 제안하는 증가하는 문헌에 기여합니다. 현재 연구에 사용된 프로토콜은 4일 개입 후 최소 1개월 동안 기억 기능이 선택적으로 향상될 수 있음을 보여줍니다. 이러한 오래 지속되는 효과는 tACS49로 고유 뇌 리듬의 위상 고정 후 신경가소성 변화로 인해 발생할 수 있습니다. 또한, 이러한 결과는 50 세에 일반적으로 감소하는 기능적 분화를 시사합니다., 기능적으로 특정한 신경 조절을 통해 촉진될 수 있습니다. 본 연구의 결과는 임상적 잠재력을 추가로 조사하기 위해 여러 조사 라인에 동기를 부여할 수 있습니다. 예를 들어, 향후 연구에서는 다양한 감각 영역에 걸친 기억 기능에 걸친 다양한 인지 패러다임에 대한 이러한 발견의 일반화 가능성을 조사하고 더 큰 연구 샘플에서 이를 복제해야 합니다. 또한 현재 연구에서 관찰된 1개월 기간을 넘어서는 지속 가능한 효과를 어떻게 촉진할 것인지 결정해야 합니다. 개인의 해부학적 및 기능적 특성에 따른 신경조절 프로토콜의 개인화는 가능한 접근 방식 중 하나입니다. 또한 세타 및 감마 범위 내의 특정 주파수, 변조 세션의 수 및 지속 시간, 연속 세션 간의 최적 간격, 기준선 인지 및 신경 기능과 이러한 메트릭의 상호 작용을 체계적으로 변경하여 가장 최적의 변조 설계를 결정할 수 있습니다. 또한 MoCA 외에도 향후 연구에서는 기본 인지 기능 및 tACS 유발 개선과의 연관성을 정량화하기 위해 보다 포괄적인 신경심리학적 평가를 사용해야 합니다. 마지막으로, 건강한 노인에 대한 잠재적인 이점을 넘어, 신경 정신병 및 신경 퇴행성 장애가 있는 사람, 특히 선택적 기억력 결핍 및 치매 위험이 있는 사람에 대한 번역적 의미가 있습니다. 검토해야 합니다. 본 연구의 결과는 이러한 임상적 관심 문제를 조사하기 위한 디딤돌 역할을 합니다.