Американские ученые, кажется, разработали устройства, улучшающие память. Методика включает в себя стимуляцию определенных зон мозга через имплантированные электроды. Занимаются разработкой две независимые группы, а финансируют исследования американские военные из Агентства передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA). Проект направлен в первую очередь на помощь военнослужащим, страдающим нарушениями долговременной памяти в результате травмы головы, однако такие «нейропротезы» смогут помочь и людям, перенесшим инсульт, или даже тем, кто теряет память в процессе обычного старения
На фото: гиппокамп мыши. Конфокальная микроскопия
Формирование долговременной памяти – функция одной из древних частей мозга, называемой гиппокампом. Ключ к процессу перевода кратковременной памяти в долговременную – сигнал, который идет из одной части гиппокампа под названием CA3 к другой, которая называется СА1 (обозначения от лат. cornu ammonis, «аммонов рог» – еще одно название гиппокапма). Если скопировать взаимодействие этих участков гиппокампа и включать нужный сигнал тогда, когда необходимо, получим, по сути, нейропротез одной из функций гиппокампа.
Такие работы начались еще несколько лет назад и, конечно же, первые эксперименты были проведены на крысах, позднее – на обезьянах. Сейчас дошла очередь и до людей. Так как имплантация электродов в головной мозг – рискованная процедура для здоровья человека, добровольцы, на которых происходят испытания, набираются из числа людей, больных эпилепсией, в мозг которых уже вживлены электроды.
Эти электроды используются для записи активности мозга либо, наоборот, для стимуляции определенных групп нейронов. Кстати, для больных эпилепсией процедура тоже может принести пользу, потому что повторяющиеся приступы могут разрушать ткани мозга, в том числе необходимые для формирования долгосрочной памяти.
С зонами гиппокампа СА3 и СА1 работает группа исследователей из Университета Южной Калифорнии (США). Их последние эксперименты выглядят следующим образом: сначала людей попросили посмотреть на ряд фотографий, а через полторы минуты вспомнить их. В это время записываются шаблоны активности мозга в зонах СА3 и СА1. Далее разрабатывается алгоритм, позволяющий, основываясь на активности клеток зоны СА1, предсказать активность зоны СА3 (точность такого предсказания примерно 80%!).
Используя этот алгоритм, можно стимулировать клетки зоны СА1 так, чтобы это было похоже на соответствующий сигнал, приходящий из зоны СА3, как если бы клетки СА3 не были повреждены. Сейчас ученые пытаются таким способом стимулировать память у одной из пациенток, но пока говорить об улучшениях слишком рано. В ближайшие месяцы планируется еще ряд экспериментов на других добровольцах.
Правда, может оказаться, что, если клетки зоны CA1 слишком сильно повреждены, то имитировать код формирования памяти будет трудно, так как они не будут реагировать на стимуляцию должным образом. Кроме того, гиппокамп очень сложное образование, он получает сигналы от многих соединений в мозге, и стимулировать его только сигналом, имитирующим сигнал от зоны CA3, может оказаться недостаточно.
Несмотря на сложности, ученые поражены, настолько точно можно предсказать код формирования памяти – как раз потому, что гиппокамп – очень сложная структура в отличие, например, от моторной коры, где стимуляция определенной точки однозначно вызывает движение в определенной части тела. Поэтому не очень понятно, почему стимуляция определенных зон гиппокампа приводит к настолько предсказуемым результатам.
Вторая команда ученых, из Университета Пенсильвании (США), применяет другой подход, более простой. Они стимулируют довольно обширную область медиальной височной доли мозга (где находится и гиппокамп), и эта стимуляция улучшает плохо функционирующую память. При этом, если с памятью все в порядке, такая стимуляция дает противоположный эффект.
Ученые записывают активность мозга человека в процессе, когда он вспоминает список слов, с которым ему предварительно дали ознакомиться. Используя эти записи, исследователи разрабатывают алгоритм, по которому могут с высокой точностью предсказать, будет ли человек помнить данное слово или забудет его. Стимулируя мозг только тогда, когда человек читает слова, которые, вероятно, будут забыты, исследователи смогли повысить эффективность запоминания на 140%.
Ученые говорят, что, возможно, стоит разработать метод лечения, основанный на полученных результатах, несмотря на то, что фундаментальные основы пока не в полной мере понятны, если будет доказана безопасность и эффективность методики.
Фото: ZEISS Microscopy https://www.flickr.com Авторские права: https://creativecommons.org