تقویت حافظه‌ی کاری خلبانان با استفاده از تحریک الکتریکی

حافظه‌ی کاری در کارکردهای اجرایی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و حافظه‌ی کاری کلامی نقشی حیاتی در بهینه‌سازی عمل‌کرد کاربران سیستم‌های پیچیده مانند خلبانان دارد اما ظرفیت آن محدود است. تحقیقات وسیعی با هدف بهبود ظرفیت حافظه‌ی کاری بینایی انجام شده اما اطلاعات اندکی در مورد حافظه‌ی کاری شنیداری به ویژه در خلبانان در دسترس است. هدف این مطالعه بررسی تاثیرات تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای بر حافظه‌ی کاری کلامی خلبانان در حین انجام تسک شنیداری است. تسک شنیداری شامل آواهای غیرتکراری و حاوی تعداد برابری از اعداد و حروف انگلیسی تصادفی با توزیع یک‌نواخت بوده که در گوشی خلبان پخش شده و خلبان موظف است پس از شنیدن هر آوا آن را بازگو کند. این تسک شنیداری در 6 سطح از آسان تا سخت طراحی شده است که در هر سطح تعداد کاراکترها 2 عدد افزایش یافته و به ازای هر سطح 5 آوا وجود دارد. بنابراین در هر جلسه 30 آوا متشکل از 4 تا 14 کاراکتر ارائه شده است. پیش از شروع تسک، تحریک الکتریکی با شدت جریان 2 میلی‌آمپر اعمال شده است. این آزمایش شامل سه مرحله‌ی پایه (بدون تحریک)، شم (تحریک ساختگی) و آندال (تحریک اصلی) است. مدت زمان اعمال تحریک در حالت شم 30 ثانیه و در حالت آندال 10 دقیقه است. در نهایت با بررسی پاسخ آزمودنی‌ها و تعداد کاراکترهایی که درست به خاطر سپرده شده، با استفاده از آزمون‌های آماری تغییرات عمل‌کرد خلبانان بررسی شده است. در نتیجه با در نظر گرفتن تمام سطوح دشواری در کنار هم، بهبود معنی‌داری در ظرفیت حافظه‌ی کاری با تحریک آندال (6.41%) نسبت به حالت پایه مشاهده شده است. هم‌چنین نشان داده شده که در سطوح دشوارتر تسک، عمل‌کرد خلبانان پس از اعمال تحریک نسبت به حالت پایه بهبود معنی‌داری داشته است (سطح 4: 12.20%، سطح 5: 9.00% و سطح 6: 10.44%). بنابراین نتایج این تحقیق می‌تواند برای یافتن بینشی عمیق‌تر در مورد مکانیسم عصبی حافظه‌ی کاری و استفاده از آن برای تقویت انسان مفید باشد.

augmentation of working memory by electrical stimulation of pilot’s brain

working memory (wm) is an important cognitive function. since wm capacity is limited, extensive research has been executed to improve it. previous studies demonstrated that applying transcranial direct current stimulation (tdcs) over the left dorsolateral prefrontal cortex (dlpfc) enhances visual wm.  capacity enhancement of wm has a significant effect on the pilot’s efficiency. however, little is known about the auditory-verbal wm of pilots. therefore, the aim of this study is to evaluate the effects of tdcs over the left dlpfc on the wm capacity augmentation of pilots. the auditory-verbal wm stimuli comprise characters that are random numbers and alphabet letters. the stimulus is presented through the pilot’s headset, and he has been persuaded to memorize the auditory stimulus and repeat the memorized characters. the auditory task is a set of 30 voices and is designed in 6 stages. the task starts from the easiest stage (4 characters) and continues with 2 increments of characters per stage to the most difficult stage (14 characters). the experiment was conducted under three conditions: baseline, sham, and anodal-tdcs. before running the task, 2ma electrical stimulation with a duration of 30 seconds for the sham and 10 minutes for the anodal-tdcs conditions, was applied over the left dlpfc region of pilots. the performance measure is the number of correct remembered characters by pilots. statistical hypotheses showed significant effects of anodal-tdcs in comparison to baseline condition as follows: %6.41 wm enhancement by considering all stages; and also improved performance around %12.20 in stage 4, %9.00 in stage 5, and %10.44 in stage 6 which are the most difficult stages. as a result, we found that 2ma anodal-tdcs over the left dlpfc can modulate wm capacity. therefore, the current study can be utilized to discover evidence of cognitive, behavioral, or neural mechanisms of wm and its application for human augmentation.