स्वस्थ वृद्ध वयस्कों में मोटर अनुक्रम सीखने के कार्य के दौरान बाइफोकल ट्रांसक्रानियल प्रत्यावर्ती धारा उत्तेजना का उपयोग करके फ्रंटोपेरिएटल नेटवर्क को लक्षित करना भाग 1

अमूर्त

पृष्ठभूमि: स्वस्थ वृद्ध वयस्कों में मोटर प्रदर्शन और मोटर सीखने की क्षमता के साथ-साथ कार्यशील मेमोरी (डब्ल्यूएम) प्रदर्शन में कमी देखी जाती है। WM को अनुक्रमिक शिक्षण जैसी मोटर शिक्षण प्रक्रियाओं में शामिल होने का सुझाव दिया गया है। सहसंबंधी साक्ष्य ने मोटर अनुक्रम सीखने में फ्रंटोपेरिएटल नेटवर्क (एफपीएन), डब्ल्यूएम प्रक्रियाओं में अंतर्निहित नेटवर्क की भागीदारी को दिखाया है।

मोटर लर्निंग खेल, संगीत, नृत्य, मार्शल आर्ट आदि के माध्यम से सीखने की दक्षता और स्मृति में सुधार करने के तरीकों को संदर्भित करता है। पारंपरिक सीखने के तरीकों से अलग, मोटर लर्निंग शरीर और मस्तिष्क के समन्वित संचालन पर अधिक ध्यान देता है, जिससे सीखना अधिक आरामदायक और आनंददायक हो जाता है। .

स्मृति पर मोटर लर्निंग का प्रभाव बहुत महत्वपूर्ण है। व्यायाम के माध्यम से, हम शरीर के चयापचय स्तर में सुधार कर सकते हैं, रक्त परिसंचरण में तेजी ला सकते हैं और मस्तिष्क को ऑक्सीजन और पोषक तत्वों की पूरी आपूर्ति कर सकते हैं। साथ ही, मोटर लर्निंग मस्तिष्क में हिप्पोकैम्पस को भी उत्तेजित कर सकती है, जो एक प्रमुख स्मृति भंडारण क्षेत्र है जो हमें ज्ञान को बेहतर ढंग से याद रखने और समझने में मदद कर सकता है।

इसके अलावा, मोटर लर्निंग लोगों की एकाग्रता और एकाग्रता में भी सुधार कर सकती है। व्यायाम के दौरान, मानव शरीर बड़ी मात्रा में डोपामाइन और एड्रेनालाईन जैसे न्यूरोट्रांसमीटर स्रावित करता है, जो हमें अधिक सकारात्मक और ऊर्जावान महसूस करा सकता है। यह हमारे लिए सीखने के कार्यों पर बेहतर ध्यान केंद्रित करने में बहुत मददगार है।

मोटर लर्निंग में, हम विभिन्न प्रकार की व्यायाम विधियों को चुन सकते हैं, जैसे रस्सी कूदना, बास्केटबॉल खेलना, नृत्य करना, योग करना आदि। विभिन्न व्यायाम विधियों का मस्तिष्क पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, नृत्य हमें शरीर की लय को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने और स्थानिक जागरूकता में सुधार करने में मदद कर सकता है; बास्केटबॉल खेलने से हमें बाहरी वातावरण को बेहतर ढंग से समझने और जटिल परिस्थितियों से निपटने में मदद मिल सकती है।

संक्षेप में, मोटर लर्निंग हमारी सीखने की दक्षता और स्मृति को बेहतर बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। हमें व्यायाम को दैनिक सीखने में शामिल करना चाहिए, शरीर और मस्तिष्क के तालमेल का पूरा उपयोग करना चाहिए, और अधिक आनंदपूर्वक सीखना और बढ़ना चाहिए। यह देखा जा सकता है कि हमें अपनी याददाश्त में सुधार करने की जरूरत है। सिस्टैंच डेजर्टिकोला याददाश्त में काफी सुधार कर सकता है क्योंकि सिस्टैन्चे डेजर्टिकोला एक पारंपरिक चीनी औषधीय सामग्री है जिसके कई अनूठे प्रभाव हैं, जिनमें से एक है याददाश्त में सुधार करना। कीमा बनाया हुआ मांस की प्रभावकारिता इसमें मौजूद विभिन्न सक्रिय तत्वों से आती है, जिसमें एसिड, पॉलीसेकेराइड, फ्लेवोनोइड आदि शामिल हैं। ये तत्व विभिन्न तरीकों से मस्तिष्क स्वास्थ्य को बढ़ावा दे सकते हैं।

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हालाँकि, वर्तमान में कारणात्मक साक्ष्य का अभाव है। गैर-इनवेसिव मस्तिष्क उत्तेजना (एनआईबीएस) अध्ययनों ने मोटर अनुक्रम सीखने को बढ़ाने के लिए अब तक मुख्य रूप से मोटर-संबंधित क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित किया है, जबकि मोटर सीखने के अधिक संज्ञानात्मक पहलुओं से जुड़े क्षेत्रों को अभी तक संबोधित नहीं किया गया है। परिकल्पना: इस अध्ययन में, हमारा लक्ष्य कारण संबंधी साक्ष्य प्रदान करना है मोटर अनुक्रम सीखने के कार्य के दौरान एफपीएन को लक्षित करने वाले थीटाट्रांसक्रानियल अल्टरनेटिंग करंट स्टिमुलेशन (tACS) का उपयोग करके मोटर अनुक्रम सीखने के कार्य के सफल प्रदर्शन में WM प्रक्रियाओं और अंतर्निहित FPN की भागीदारी के लिए।

तरीके: 20 स्वस्थ वृद्ध वयस्कों के एक समूह में, हमने अनुक्रम सीखने के कार्य के दौरान एफपीएन में थीटा रेंज में बाइफोकल टीएसीएस लागू किया। डबल-ब्लाइंड, क्रॉस-ओवर डिज़ाइन के उपयोग के साथ, हमने दिखावटी उत्तेजना की तुलना में सक्रिय की प्रभावकारिता का परीक्षण किया। मोटर कार्य के दो संस्करणों का उपयोग किया गया: एक उच्च और दूसरा कम WM लोड के साथ, WM मांग में भिन्न कार्यों पर उत्तेजना की प्रभावकारिता का पता लगाने के लिए। इसके अतिरिक्त, WM प्रदर्शन पर उत्तेजना के प्रभावों को एन-बैक कार्य का उपयोग करके संबोधित किया गया था। एन-बैक कार्य के दौरान व्यक्तिगत थीटा शिखर आवृत्ति को मापने के लिए ईईजी का उपयोग करके टीएसीएस आवृत्ति को वैयक्तिकृत किया गया था।

परिणाम: एफपीएन पर वैयक्तिकृत थीटा टीएसीएस के अनुप्रयोग ने उच्च WM लोड (p <.001) के साथ मोटरअनुक्रम सीखने के कार्य के दौरान प्रदर्शन में सुधार किया, लेकिन कम WM लोड के साथ नहीं। सक्रिय उत्तेजना ने उच्च WM लोड के साथ कार्य के दौरान गति (पी <.001), और सटीकता (पी ¼ .03) दोनों में उल्लेखनीय सुधार किया। इसके अलावा, उत्तेजना प्रतिमान ने 2- के लिए एन-बैक कार्य पर प्रदर्शन में सुधार किया। पीछे का कार्य(p ¼ .013), लेकिन {{6}वापस और 3-वापस के लिए नहीं।

निष्कर्ष: मोटर अनुक्रम सीखने के कार्य के दौरान प्रदर्शन को एफपीएन में वैयक्तिकृत बाइफोकल थीटा टीएसीएस का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है जब डब्ल्यूएम लोड अधिक होता है, यह दर्शाता है कि इस उत्तेजना प्रतिमान की प्रभावकारिता सीखने के कार्य के दौरान संज्ञानात्मक मांग पर निर्भर है। ये डेटा स्वस्थ वृद्धों में मोटर अनुक्रम सीखने के कार्य के निष्पादन के दौरान WM प्रक्रियाओं और FPN की महत्वपूर्ण भागीदारी के लिए और अधिक कारणात्मक साक्ष्य प्रदान करते हैं। ये निष्कर्ष मोटर प्रदर्शन, सीखने की क्षमता और WM प्रदर्शन में उम्र से संबंधित गिरावट का मुकाबला करने के लिए नई रोमांचक संभावनाएं खोलते हैं।

1 परिचय

नए मोटर कौशल हासिल करने की क्षमता दैनिक जीवन में महत्वपूर्ण है। मोटर सीखना एक अभ्यास-निर्भर प्रक्रिया है जिसमें आंदोलनों को तेजी से और अधिक सटीक रूप से निष्पादित किया जाता है [1]। बड़ी मात्रा में शोध ने नए मोटर कौशल के अधिग्रहण, समेकन और अवधारण में शामिल तंत्रिका सब्सट्रेट्स और अंतर्निहित तंत्र की समझ बढ़ाने में योगदान दिया है। तंत्रिका वैज्ञानिक अध्ययनों ने मुख्य रूप से मोटर नेटवर्क और प्राथमिक मोटर कॉर्टेक्स (एम 1) की महत्वपूर्ण भूमिका पर ध्यान केंद्रित किया है। 2ई4]।

यह विशेष रूप से गैर-आक्रामक मस्तिष्क उत्तेजना (एनआईबीएस) अध्ययनों के मामले में है जो एक चुनौतीपूर्ण मोटर कार्य के अभ्यास को उत्तेजना प्रतिमान [5e8] के साथ जोड़कर मोटर सीखने में सुधार करने का प्रयास करता है। हालाँकि, अध्ययनों से पता चला है कि चुनौतीपूर्ण मोटर कार्य, जैसे कि मोटर अनुक्रम सीखना (एमएसएल), विशेष रूप से मोटर-संबंधित प्रक्रियाओं पर निर्भर नहीं करते हैं, बल्कि संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं, जैसे कि कार्यशील मेमोरी (डब्ल्यूएम) [4,9,10] पर भी निर्भर करते हैं। आश्चर्यजनक रूप से, WM से संबंधित मस्तिष्क क्षेत्र MSL का अध्ययन करने के उद्देश्य से NIBSparadigms के लिए लक्ष्य नहीं रहे हैं।

एमएसएल एक ऐसी प्रक्रिया है जहां स्वतंत्र गतिविधियां जुड़ी होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अंततः एक बहु-तत्व अनुक्रम होता है जिसे जल्दी और सटीक रूप से निष्पादित किया जा सकता है [4,11]। अध्ययनों से पता चला है कि MSL [12e14] में WM की भागीदारी है। WM मस्तिष्क में जानकारी को अस्थायी रूप से संग्रहीत करने और हेरफेर करने की क्षमता को संदर्भित करता है [15]। WM में अंतर-व्यक्तिगत परिवर्तनशीलता में उन वस्तुओं की संख्या शामिल होती है जिन्हें रखा जा सकता है और उनके साथ काम किया जा सकता है [4]। यह एमएसएल के लिए महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से इन अनुक्रमों के तत्वों को "खंडों" में समूहीकृत करने की प्रक्रिया के दौरान।

इस चंकिंग प्रक्रिया के परिणामस्वरूप आंदोलनों का त्वरित निष्पादन होता है [16e18]। कई अध्ययनों से पता चला है कि स्वस्थ वृद्धों की मोटर अनुक्रम सीखने की क्षमता में गिरावट देखी गई है [12,14]। इसके अलावा, उम्र बढ़ने से WM [19] सहित संज्ञानात्मक कार्य कम हो जाते हैं। इसलिए, उम्र, डब्लूएम क्षमता और एमएसएल के बीच परस्पर क्रिया का हाल ही में सुझाव दिया गया है [14], हालांकि इस सुझाव के पक्ष में कारणात्मक साक्ष्य सीमित हैं।

कारण संबंधी साक्ष्य प्रदान करने के लिए एक आशाजनक न्यूरोटेक्नोलॉजी एनआईबीएस का उपयोग है, जैसे ट्रांसक्रानियल अल्टरनेटिंग करंट स्टिमुलेशन (tACS) [20e23]। यह तकनीक चल रही ऑसिलेटरी गतिविधि में बाह्य रूप से हस्तक्षेप करने और विशिष्ट नेटवर्क को लक्षित करने की अनुमति देती है, जैसे कि फ्रंटो-पार्श्व नेटवर्क (एफपीएन), विशेष रूप से संबंधित संज्ञानात्मक कार्यों को बढ़ाने या घटाने के लिए, जैसे कि डब्लूएम प्रक्रियाएं [24,25]।

FPN, WM से संबंधित एक नेटवर्क, मोटर अनुक्रम कार्यों [18,26e29] के दौरान सक्रिय होता है। संज्ञानात्मक प्रक्रियाएं मस्तिष्क नेटवर्क के भीतर और बीच समन्वित अंतःक्रियाओं पर निर्भर करती हैं, जो मस्तिष्क में दोलन गतिविधि द्वारा कार्यान्वित होती हैं [30,31]। उदाहरण के लिए, न्यूरोनल फायरिंग के ऑसिलेटरी सिंक्रोनाइजेशन से दक्षता बढ़ जाती है, जो न्यूरॉन्स के समूह बनाता है जो विशिष्ट कम्प्यूटेशनल कार्य करते हैं [31,32]। टीएसीएस का मुख्य कार्य तंत्र न्यूरोनल नेटवर्क को शामिल करना या सिंक्रनाइज़ करना है [20,33]।

उत्तेजना आवृत्ति को अंतर्जात दोलन आवृत्ति और उसकी मस्तिष्क स्थिति से मेल खाने के लिए समायोजित किया जाता है। अधिक विशेष रूप से, tACS चल रहे दोलनों के साथ बहिर्जात बातचीत की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप संबंधित व्यवहार प्रभाव [23,33,34] के साथ नेटवर्क के भीतर बढ़ी हुई सुसंगतता हो सकती है। थीटा रेंज (4e8 हर्ट्ज) में न्यूरोनल दोलन WM कार्यों में लगे हुए हैं, बढ़े हुए WM लोड के दौरान थीटा शक्ति में वृद्धि के साथ [35e37]। पोलानिया एट अल. और वायलेंटे एट अल। एफपीएन में सापेक्ष 0⁰ चरण अंतर के साथ थीटा दोलनों के सिंक्रनाइज़ेशन और डब्लूएम प्रदर्शन में सुधार [24,25] के बीच एक कारण संबंध दिखाया गया है। हालाँकि, FPN और MSL में थीटा दोलनों के tACS-प्रेरित सिंक्रनाइज़ेशन के प्रभावों के बारे में जानकारी का अभाव है।

इस अध्ययन में, हमारा लक्ष्य स्वस्थ वृद्ध वयस्कों में WM और MSL के बीच एक कारणात्मक संबंध निर्धारित करना था। ऐसा करने के लिए, अनुक्रमिक फिंगर टैपिंग कार्य (एसएफटीटी) [3] के प्रशिक्षण का उपयोग करके एमएसएल में सुधार करने के उद्देश्य से दाएं पृष्ठीय प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (डीएलपीएफसी) और पोस्टीरियर पार्श्विका कॉर्टेक्स (पीपीसी) पर वैयक्तिकृत थीटा टीएसीएस लागू किया गया था। एमएसएल के दौरान डब्लूएम के महत्व का मूल्यांकन करने के लिए और यह एफपीएन उत्तेजना से कैसे प्रभावित होता है, एसएफटीटी के दो संस्करणों का उपयोग किया गया था। संस्करण निम्न बनाम उच्च WM लोड के संदर्भ में भिन्न थे।

कार्य के दौरान स्क्रीन पर अनुक्रम को स्पष्ट रूप से दिखाकर WM लोड को कम रखा गया था [38]। उच्च WM लोड संस्करण में, इन अनुक्रमों को कार्य से पहले याद रखना पड़ता था और कार्य के दौरान नहीं दिखाया जाता था। आंदोलनों को निष्पादित करते समय अनुक्रम का यह ऑनलाइन रखरखाव WM प्रक्रियाओं पर प्रासंगिक रूप से निर्भर करता है [39]।

इसके अलावा, हम यह सत्यापित करते हैं कि क्या वर्तमान उत्तेजना प्रतिमान एन-बैक कार्य [24] के उपयोग के साथ WM में सुधार करता है। इस अध्ययन के साथ, हम एफपीएन को मोटर प्रदर्शन और सीखने में वृद्धि के लिए एक अतिरिक्त उत्तेजना लक्ष्य स्थान के रूप में पेश करते हैं और एमएसएल प्रतिमानों के दौरान संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं को ध्यान में रखने के महत्व पर प्रकाश डालते हैं।

2. तरीके

2.1. प्रतिभागियों

इस अध्ययन में, हमने एन=21 स्वस्थ, वृद्ध, दाएं हाथ वाले प्रतिभागियों (एन=11 महिला, औसत आयु ± एसडी: 69.6 ± 4.4, माध्य पार्श्व भागफल एडिनबर्ग हैंडनेस सूची 85.03 ± 17.3) को भर्ती किया।[40]। शारीरिक स्वास्थ्य में असंबंधित परिवर्तन के कारण एक प्रतिभागी के ड्रॉपआउट के कारण N=20 प्रतिभागियों के डेटा पर विचार किया गया। समावेशन मानदंड थे: 60 वर्ष [41e43], दाएं हाथ, और ट्रांसक्रानियल विद्युत उत्तेजना (टीईएस) के लिए मतभेदों की अनुपस्थिति।

बहिष्करण मानदंड थे: न्यूरोसाइकिएट्रिक रोग, दौरे का इतिहास, दवा जो संभावित रूप से टीईएस के साथ बातचीत करती है, मस्कुलोस्केलेटल डिसफंक्शन जो उंगलियों की गति को बाधित करती है, पेशेवर संगीतकार और मादक दवाओं का सेवन। सभी प्रतिभागियों ने एक सूचित सहमति पर हस्ताक्षर किए हैं। अध्ययन हेलसिंकी की घोषणा के अनुसार किया गया था [44]। वाउड, स्विटज़रलैंड में कैंटोनल एथिक्स कमेटी से नैतिक अनुमोदन प्राप्त किया गया था (परियोजना संख्या: 2017-00765)।

2.2. प्रयोगात्मक परिरूप

इस अध्ययन का डिज़ाइन डबल-ब्लाइंड, दिखावटी-नियंत्रित और क्रॉस-ओवर था। इसमें क्रॉस-ओवर से पहले दो सत्र और क्रॉस-ओवर के बाद दो सत्र शामिल थे। पहले दिन के सत्र के दौरान, प्रतिभागियों को सूचित किया गया, जांच की गई, और तीन अलग-अलग प्रश्नावली (टीईएस सुरक्षा प्रश्नावली, एडिनबर्ग हैंडेडनेस इन्वेंटरी (ईएचआई), सेंटर फॉर एपिडेमियोलॉजिकल स्टडीज डिप्रेशनस्केल (सीईएस-डी)) [40,45] भरने के लिए कहा गया। बाद में, प्रतिभागियों ने चरम आवृत्ति विश्लेषण के लिए ईईजी अधिग्रहण के साथ एक एनबैक परीक्षण किया।

ईईजी माप के बाद, प्रतिभागियों ने मोटर प्रशिक्षण और समवर्ती टीएसीएस के साथ संज्ञानात्मक प्रशिक्षण किया। अगले दिन प्रतिभागियों ने टीएसीएस के साथ केवल मोटर प्रशिक्षण किया। उत्तेजना की स्थिति लगातार दोनों दिनों में समान रखी गई और क्रॉस-ओवर के बाद बदल दी गई। उत्तेजना के क्रम को डेटा अधिग्रहण में शामिल नहीं एक प्रयोगकर्ता द्वारा छद्म-यादृच्छिक फैशन में परिभाषित किया गया था।

प्रतिभागी और प्रयोगकर्ता दोनों की उत्तेजना की स्थिति के लिए अंधापन एक अतिरिक्त प्रयोगकर्ता द्वारा सुनिश्चित किया गया था जिसने पैरामीटर सेट किए और प्रयोग के दौरान उत्तेजक पदार्थों को चालू किया। हमारे पिछले काम के आधार पर, पहले और बाद के क्रॉस-ओवर सत्रों के बीच न्यूनतम दो सप्ताह की अवधि थी [46]। प्रश्नावली को छोड़कर, क्रॉस-ओवर के बाद अलग-अलग अनुक्रमों के साथ समान कार्य दोहराए गए थे। कृपया अध्ययन डिज़ाइन की समयरेखा के लिए चित्र 1 ए देखें।

For more information:1950477648nn@gmail.com