左背外側(cè)前額葉的緩慢重復(fù)性經(jīng)顱磁刺激對(duì)增強(qiáng)口頭記憶形成的機(jī)制研究

左背外側(cè)前額葉已被證實(shí)在記憶形成的過程中起到重要的作用，在編碼過程中對(duì)于背外側(cè)前額葉進(jìn)行刺激會(huì)降低口頭情景性記憶任務(wù)的表現(xiàn)水平，這些表現(xiàn)的降低主要通過促進(jìn)性刺激方案（20 Hz刺激）實(shí)現(xiàn)。因此，似乎左側(cè)DLPFC活動(dòng)可能與記憶表現(xiàn)成反比關(guān)系。通過抑制左側(cè)DLPFC，人們可以期望看到記憶表現(xiàn)能夠有所提高。緩慢的重復(fù)性經(jīng)顱磁刺激（rTMS）已被證明對(duì)皮質(zhì)區(qū)域有抑制作用。

通過腦電（EEG）監(jiān)測(cè)正在進(jìn)行的電生理活動(dòng)可以告知導(dǎo)致給定行為觀察的機(jī)制，我們特別感興趣的是監(jiān)測(cè)正在進(jìn)行的頻譜分布，在成功的記憶處理過程中，α-β頻段的振蕩通常顯示功率降低，這可能反映出更有效的刺激處理。

2 研究方法
2.1 被試
實(shí)驗(yàn)一：48名健康被試參與實(shí)驗(yàn)，他們被隨機(jī)分配到兩種刺激條件中的一種之中。經(jīng)人工排除和腦電數(shù)據(jù)檢查后，樣本中仍有40人，每組20人（DLPFC組：平均年齡21.7歲，范圍18-26歲，男性8人；頂區(qū)組：平均年齡22.3歲，范圍18- 27，男性6人）。

實(shí)驗(yàn)二：24名健康被試參加了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)（平均年齡為19.04歲，范圍18-28歲，5名男性）。所有被試均為右利手，視力正�；虺C正正常，無神經(jīng)系統(tǒng)疾病或腦損傷史，并篩查了rTMS的禁忌癥。在實(shí)驗(yàn)前，每個(gè)被試都獲得了知情同意，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，被試都得到了充分的詢問。
 

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)要求被試學(xué)習(xí)兩個(gè)列表，每個(gè)列表中包含10個(gè)單詞，在對(duì)于列表2進(jìn)行編碼的過程中，45個(gè)脈沖的1Hz重復(fù)性經(jīng)顱磁刺激作用于左背外側(cè)前額葉（MNI坐標(biāo)：-45，6，39）或者作用于頂葉，記憶表現(xiàn)是根據(jù)每個(gè)列表正確回憶單詞的百分比來評(píng)估的。

圖1.紫色箭頭表示刺激部位在背外側(cè)前額葉，橙色箭頭表示刺激部分在頂葉
 

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
與對(duì)照組相比，接受左側(cè)DLPFC刺激的被試表現(xiàn)出更強(qiáng)的記憶性能。這一效應(yīng)在雙盲實(shí)驗(yàn)中被復(fù)制，24名被試在左側(cè)DLPFC和頂點(diǎn)接受1Hz的rTMS，在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，相比于頂點(diǎn)接受刺激，DLPFC接受刺激能誘導(dǎo)出更好的記憶表現(xiàn)。除了這些行為效應(yīng)，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于DLPFC進(jìn)行1Hz的rTMS能在后部區(qū)域誘導(dǎo)出更強(qiáng)的β能量調(diào)制，這種狀態(tài)被認(rèn)為對(duì)記憶編碼有益，進(jìn)一步的分析表明，β調(diào)制沒有振蕩起源。相反，觀察到的β調(diào)節(jié)是光譜傾斜的結(jié)果，表明這些頂葉區(qū)域受到抑制。

圖2. 實(shí)驗(yàn)一的記憶效果，圖A為對(duì)于列表1中的單詞的系列位置曲線結(jié)果，誤差條描述平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。圖B為列表1單詞的平均記憶表現(xiàn)的雨云圖，所有的組都有成對(duì)的框線圖，框線圖中的彩色區(qū)域表示標(biāo)準(zhǔn)誤差，而圓圈表示單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖C為列表2中的單詞的系列位置曲線結(jié)果。誤差條描述平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。圖D為列表2單詞的記憶表現(xiàn)。圖E為DLPFC和頂葉條件對(duì)每個(gè)列表的平均記憶表現(xiàn)的差異(對(duì)于列表2進(jìn)行刺激)。
 

圖3. EEG結(jié)果（只分析了記憶的試次），圖A展示了在對(duì)于列表2進(jìn)行編碼的期間，DLPFC和頂葉之間的差異的時(shí)頻圖在電極簇上平均，表明在刺激后的beta頻率范圍內(nèi)，DLPFC和頂葉組之間存在顯著的負(fù)差異(即DLPFC比頂葉功率值更小)，虛線為單詞呈現(xiàn)的時(shí)刻。圖B表示在感興趣的時(shí)間窗口內(nèi)，描述DLPFC和頂葉刺激之間的beta功率(13- 30hz)差異的地形圖(刺激前：-0.5 s到-0.05 s；刺激后0到1s)。白色圓圈表示刺激后出現(xiàn)的顯著的負(fù)電極簇。黑色的圓圈顯示負(fù)簇內(nèi)的電極與刺激前有著一個(gè)正向的差異。圖C展示了在圖B所示的負(fù)電極簇上beta功率(13-30赫茲)的時(shí)間過程。陰影區(qū)域代表平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。圖D為通過rTMS分離顯著負(fù)電極簇的Beta功率差(列表2 -列表1)。數(shù)據(jù)被分成六個(gè)不重疊的時(shí)間窗：[-1至-0.55秒]；[-0.5至-0.05s]；[0至0.45s]；[0.5至0.95s]；[1至1.45s]；[1.5至1.95s]。

4 結(jié)論
我們從現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)集中得到一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)，原研究中作者探討了自主遺忘過程中左背外側(cè)前額葉所扮演的角色。我們重新分析了rTMS-EEG數(shù)據(jù)集發(fā)現(xiàn)在對(duì)語言材料進(jìn)行編碼的過程中，當(dāng)1Hz的rTMS作用于左側(cè)DLPFC時(shí)，會(huì)增強(qiáng)記憶表現(xiàn)。我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這種rTMS引起的記憶表現(xiàn)增強(qiáng)與更強(qiáng)的β功率下降同時(shí)發(fā)生，這種狀態(tài)被認(rèn)為對(duì)刺激處理有利的表現(xiàn)。以確保rTMS對(duì)于記憶增強(qiáng)的效果是可復(fù)制的，我們進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)于左側(cè)DLPFC的刺激有助于記憶增強(qiáng)效應(yīng)。

05 參考文獻(xiàn)及DOI號(hào)
Plas, M. , Braun, V. , Stauch, B. J. , & Hanslmayr, S. . (2021). Slow rTMS to the left DLPFC enhances verbal memory formation. bioRxiv 2021.03.02.433519.
Doi:https://doi.org/10.1101/2021.03.02.433519