Skuteczność, transfer i podstawy neurofunkcjonalne treningu pamięci ukierunkowanego na odzyskiwanie epizodyczne u starszych dorosłych. (SPECTRA)

Starzenie się prowadzi do zmian poznawczych, które wpływają na pamięć, zwłaszcza odzyskiwanie epizodyczne, które polega na zapamiętywaniu zdarzenia w określonym kontekście czasoprzestrzennym. Upośledzenia te pogarszają jakość życia seniorów. Ostatnio trening poznawczy cieszy się dużym zainteresowaniem społeczności naukowej, ponieważ poprawia funkcje poznawcze u osób starszych oraz powoduje zmiany strukturalne i funkcjonalne (np. Belleville i in., 2023; Belleville i Bherer, 2012). Uważa się je za formę „późnej edukacji”, która może zapewnić neuroprotekcję. Lepsze zrozumienie zmian w mózgu wywołanych treningiem jest zatem niezbędne do lepszego zrozumienia potencjału neuroplastycznego starzejącego się mózgu. Rozróżnia się szkolenie, którego celem jest nauczanie strategii, oraz szkolenie, którego celem jest wielokrotne ćwiczenie zadania wymagającego kluczowego procesu ułatwiającego jego wykonanie (von Bastian i in., 2022). Uważa się, że ci drudzy mają większy potencjał do wywoływania transferu korzyści na niewytrenowane umiejętności. Według modelu INTERACTIVE (Belleville i in., 2014) prowadziłyby one do zmniejszenia aktywacji obszarów mózgu zaangażowanych w zadanie, ze względu na efektywniejsze przetwarzanie w wyspecjalizowanych obszarach. Jednak istnieje bardzo niewiele programów szkoleniowych ukierunkowanych na aportowanie epizodyczne. Opracowanie takich treningów przyczyniłoby się zatem do zrozumienia zmian w mózgu wywołanych treningiem. Jednym z kluczowych procesów związanych z odzyskiwaniem epizodycznym, na który mogłoby być ukierunkowane takie szkolenie, jest konstruowanie scen (Hassabis i in., 2007). Odpowiada to zdolności mentalnego generowania i utrzymywania spójności złożonej sceny. Angażowałby przedni hipokamp (Zeidman i in., 2015), zwłaszcza jego przyśrodkową część (Zeidman i Maguire, 2016) oraz sieć „rdzeniową” obejmującą przyśrodkowe płaty skroniowe, korę przyhipokampową i tylne obszary ciemieniowe, takie jak obszar zasplenialny kora i przedklinek. Badania sugerują, że proces ten może być ukierunkowany i ułatwiony, gdy z uczestnikami przeprowadza się wywiad na temat ich wspomnień związanych z filmem za pomocą epizodycznej indukcji specyficzności (ESI; Madore, Gaesser i Schacter, 2014) – manipulacji opartej na dobrze ugruntowanej technice przesłuchań policyjnych, znanej jako wywiad poznawczy (CI; Fisher i Geiselman, 1992). Technika ta promuje obrazy mentalne, przywołuje struktury i podkreśla relacje przestrzenne pomiędzy elementami sceny. Na poziomie behawioralnym wykazano, że zarówno u młodych, jak i starszych dorosłych, otrzymanie pojedynczego ESI tuż przed wykonaniem interesującego go zadania obejmującego konstruowanie sceny tymczasowo poprawia wydajność tego zadania (Schacter i Madore, 2016). Na poziomie mózgu wykazano, że ESI u młodych dorosłych zwiększa aktywację obszarów mózgu zaangażowanych w konstruowanie scen podczas interesującego ich zadania (Madore i in., 2016), szczególnie na etapie konstruowania. Faza ta odpowiada odzyskiwaniu reprezentacji zdarzenia i poprzedza fazę opracowywania, związaną z odzyskiwaniem dodatkowych szczegółów (patrz paradygmat konstrukcji-opracowania, Addis i in., 2007; Daselaar i in., 2008). Te dwie fazy mają wspólne i odrębne korelaty neuronowe (Daviddi i in., 2023). Faza konstrukcji wiąże się z silniejszą łącznością lewego przedniego hipokampa z prawym przednim hipokampem i lewymi obszarami czołowo-skroniowymi, natomiast faza opracowywania wiąże się z silniejszą łącznością lewego przedniego hipokampa z obustronnym tylnym hipokampem i obszarami percepcji wzrokowej (Daviddi i in. ., 2023; McCormick i in., 2015). Jednakże ESI nigdy nie zostało zaadaptowane w ramach programu szkoleniowego w celu zbadania jego wpływu na starzejący się mózg. W badaniu weryfikującym koncepcję przetestowaliśmy na 16 zdrowych starszych osobach program szkoleniowy oparty na ESI, który współtworzyliśmy z potencjalnymi przyszłymi użytkownikami końcowymi. Zaobserwowaliśmy przejście do zadań swobodnego przypominania i rozpoznawania, ale także rozwiązywania problemów (Platt i Spivack, 1975) i dywergencyjnego myślenia twórczego (Guilford, 1967), które nie są wyłącznie zadaniami pamięciowymi, ale które obejmują konstruowanie scen. W niniejszym badaniu naszym celem jest porównanie treningu opartego na ESI z treningiem kontroli aktywnej i zbadanie zaangażowanych substratów neuronowych.

Do badania zostanie zatrudnionych 60 zdrowych osób starszych (60–85 lat). Wszyscy uczestnicy zostaną wybrani ze społeczności zamieszkującej obszar Montrealu. Wstępna informacja dotycząca selekcji zostanie przekazana podczas rozmowy telefonicznej. Osoby zakwalifikowane zostaną zaproszone do laboratorium na krótką ocenę neuropsychologiczną oceniającą ich stan kliniczny i funkcjonowanie poznawcze, a także ocenę behawioralną (PRE). Jeśli chodzi o zadania behawioralne, zostaną wykorzystane trzy zadania z badania sprawdzającego koncepcję: swobodne przypominanie i rozpoznawanie (jako wyniki najbliższe i bliskie przeniesienia) oraz rozwiązywanie problemów (jako wyniki dalekiego przeniesienia). Zadania te będą realizowane dwukrotnie, raz w stanie ESI zaraz po otrzymaniu jednego ESI; raz w stanie NoESI zaraz po otrzymaniu wywiadu dotyczącego ogólnych przemyśleń (patrz Madore i in., 2014). Sesja oceny zachowania będzie trwała 2 godziny. Po sesji oceny behawioralnej przed treningiem średnio dwa dni później zostanie wykonane badanie funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Jeśli chodzi o zadanie fMRI: poza badaniem uczestnicy będą najpierw kodować krótkie filmy przedstawiające sceny z życia codziennego wraz z ich tytułami. Następnie na skanie zostanie zaprezentowany każdy tytuł, a uczestnicy odpowiedzą na pytania dotyczące relacji przestrzennych pomiędzy obiektami, które były obecne w filmie związanym z tytułem. Sesja fMRI będzie trwać 1 godzinę (w tym 30 minut w skanerze). Uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do jednej z dwóch grup szkoleniowych (ESI vs. aktywna grupa kontrolna). Szkolenie oparte na ESI polega na przypominaniu sobie krótkich klipów wideo przy użyciu ESI, najpierw pod nadzorem, a następnie bez nadzoru (samodzielnie). Trening kontroli czynnej polega na przypominaniu sobie skojarzeń pomiędzy obrazami i słowami (na podstawie Bellander i in., 2017). Uczestnicy będą szkoleni w małych, 4-osobowych grupach, co daje w sumie 15 grup. Pomiary wyników będą przeprowadzane średnio na tydzień przed pierwszą sesją treningową (PRE) i dzień po ostatniej sesji treningowej (POST). Różne wersje zadań będą stosowane w ocenie przedszkoleniowej i poszkoleniowej, a także w warunkach ESI i NoESI.

Oceniony zostanie wpływ szkolenia na parametry behawioralne. W przypadku trzech zadań (swobodne przywoływanie, rozpoznawanie i rozwiązywanie problemów) w ESI należy zaobserwować wyższą wydajność przed szkoleniem niż w przypadku NoESI, a poprawę przed i po szkoleniu należy zaobserwować dopiero po szkoleniu ESI, zwłaszcza w stanie NoESI. Oceniony zostanie również wpływ treningu na aktywację mózgu oraz statyczną i dynamiczną łączność funkcjonalną (SFC i DFC). Jeśli chodzi o aktywację mózgu, aktywacja przyśrodkowego płata skroniowego na etapie konstrukcji, a zwłaszcza lewego przedniego hipokampa i dolnego płata ciemieniowego biorących udział w konstruowaniu sceny (Madore i in., 2016, 2019), powinna się zmniejszyć po treningu ESI, co sugeruje wzrost w wydajności mózgu. W przypadku statycznego FC trening ESI powinien zwiększyć modułowość rdzeniowej sieci mózgu związanej z przetwarzaniem epizodycznym, w tym hipokampu, obustronnego zakrętu przyhipokampowego, zakrętu kątowego, przyśrodkowej kory przedczołowej, przedklinka oraz kory retrosplenialnej/tylnej (Benoit i Schacter, 2015). Powinno także ograniczyć komunikację z siecią czołowo-ciemieniową mózgu związaną z kontrolą poznawczą (tj. obustronną boczną korą przedczołową, przednim zakrętem obręczy i przedklinem; Vincent i in., 2008), odzwierciedlając większą segregację i bardziej zautomatyzowane przetwarzanie. W przypadku dynamicznego FC przyjrzymy się tymczasowym rekonfiguracjom FC w sieciach związanych z zadaniami i pomiędzy nimi, przed i po treningu. Uczestnicy przeszkoleni w ramach ESI powinni szybciej przejść z sieci zintegrowanej na etapie budowy do sieci zintegrowanej na etapie opracowywania, co sugeruje dostosowanie strategii przetwarzania poznawczego.