В новаторском исследовании , опубликованном в Nature Neuroscience, Роб Рейнхарт, доцент психологических наук и наук о мозге Бостонского университета и докторант BU Джон Нгуен, продемонстрировал, что электростимуляция может улучшить рабочую память людей в возрасте 70 лет, так что их выполнение задач памяти неотличимо от работы 20-летних.
Исследования Рейнхарта и Нгуена нацелены на рабочую память-ту часть разума, где живет сознание, которая активна, когда мы принимаем решения, рассуждаем и вспоминаем наши продуктовые списки. Рабочая память начинает снижаться в конце 20-х и начале 30-х годов, объясняет Рейнхарт, по мере того как определенные области мозга постепенно становятся разъединенными и несогласованными. К 60-70 годам эти нейронные цепи настолько разрушились, что многие из нас испытывают заметные когнитивные трудности, даже при отсутствии таких деменций, как болезнь Альцгеймера.
Но дуэт обнаружил нечто невероятное: используя электрические токи для неинвазивной стимуляции областей мозга, которые потеряли свой ритм, мы можем резко улучшить производительность рабочей памяти.
Во время исследования, которое было поддержано грантом Национального института здравоохранения, они попросили группу людей в возрасте 20 лет и группу в возрасте 60 и 70 лет выполнить ряд задач памяти, которые требовали от них просмотра изображения, а затем, после короткой паузы, определить, немного ли второе изображение отличается от исходного.
В исходном состоянии молодые взрослые были более точными в этом, значительно превосходя старшую группу. Однако, когда пожилые люди получили 25 минут мягкой стимуляции, доставленной через электроды скальпа и персонализированные их индивидуальные схемы мозга, разница между двумя группами исчезла. Еще более обнадеживающим? Это увеличение памяти продолжалось по крайней мере до конца 50-минутного временного окна после стимуляции-точки, на которой эксперимент закончился.
Чтобы понять, почему этот метод так эффективен, нам нужно взглянуть на два механизма, которые позволяют рабочей памяти функционировать должным образом: сцепление и синхронизация.
Соединение происходит, когда различные типы ритмов мозга координируются друг с другом, и это помогает нам обрабатывать и хранить рабочие воспоминания. Медленные, низкочастотные ритмы-тета ритмы-танцуют перед вашим мозгом, действуя как дирижеры оркестра. Они восходят к более быстрым, высокочастотным ритмам, называемым гамма-ритмами, которые генерируются в области мозга, которая обрабатывает мир вокруг нас.
Так же, как музыкальный оркестр содержит флейты, гобои, скрипки, так и гамма-ритмы, которые находятся в вашем мозгу, каждый вносит свой вклад в оркестр, основанный на электричестве, который создает ваши воспоминания. Например, один гамма-ритм может обрабатывать цвет объекта, который вы держите в уме, в то время как другой фиксирует его форму, ориентацию и звук.
Но когда проводники возятся со своими дубинками - когда тета-ритмы теряют способность соединяться с этими гамма-ритмами, чтобы контролировать их, поддерживать их и инструктировать их-мелодии в мозгу начинают распадаться, и наши воспоминания теряют остроту.
Между тем, синхронизация-когда тета-ритмы из разных областей мозга синхронизируются друг с другом-позволяет отдельным областям мозга общаться друг с другом. Этот процесс служит клеем для памяти, объединяя отдельные сенсорные детали, чтобы создать одно связное воспоминание. С возрастом наши тета-ритмы становятся менее синхронизированными, и ткань наших воспоминаний начинает разрушаться.
Работа Рейнхарта и Нгуена предполагает, что с помощью электрической стимуляции мы можем восстановить эти пути, которые имеют тенденцию идти наперекосяк, когда мы стареем, улучшая нашу способность вспоминать наш опыт, восстанавливая поток информации в мозге. И это не только пожилые люди, которые получают выгоду от этой техники: она показывает обещание для молодых людей, а также.
В исследовании 14 молодых и взрослых участников плохо справились с заданиями памяти, несмотря на их возраст , поэтому он призвал их вернуться, чтобы стимулировать их мозг.
"Мы показали, что бедные исполнители, которые были намного моложе, в свои 20 лет, также могли получить пользу от такого же рода стимуляции", - говорит Рейнхарт. "Мы могли бы увеличить их рабочую память, даже если им не было 60 или 70."
Сцепление и синхронизация, добавляет он, существуют в континууме: "не похоже, что есть люди, которые не спариваются против людей, которые спариваются.
На одном конце спектра, кто-то с невероятной памятью может быть превосходным как в синхронизации, так и в сцеплении, в то время как кто-то с болезнью Альцгеймера, вероятно, будет значительно бороться с обоими. Другие лежат между этими двумя крайностями - например, вы можете быть слабым соединителем, но сильным синхронизатором, или наоборот.
И когда мы используем эту стимуляцию, чтобы изменить нейронные симфонии, мы не просто делаем незначительную настройку, подчеркивает Рейнхарт. "Это имеет отношение к поведению. Теперь [люди] выполняют задания по-другому ,они лучше запоминают, лучше воспринимают, быстрее учатся. Это действительно необычно.
Заглядывая вперед, он предвидит множество будущих приложений для своей работы.
"Это открывает целый новый путь потенциальных исследований и вариантов лечения, - говорит он, - и мы очень рады этому.
Рейнхарт хотел бы исследовать влияние электростимуляции на отдельные клетки мозга, применяя ее к моделям животных, и ему интересно, как повторяющиеся дозы стимуляции могут еще больше улучшить схемы мозга у людей. Больше всего, однако, он надеется, что его открытие однажды приведет к лечению миллионов людей во всем мире, живущих с когнитивными нарушениями, особенно с болезнью Альцгеймера.