Когда мы стареем, нам становится труднее запомнить где что находится — будь то попытка вспомнить, где мы оставили ключи, или где припарковали машину. Эта пространственная память ещё больше ухудшается при возникновении деменции, заболевании, которое у кого-то в мире развивается каждые три секунды, согласно Международной организации по борьбе с болезнью Альцгеймера.
Учёные из двух лабораторий ФПШЛ объединили усилия, чтобы улучшить пространственную память, создав уникальную экспериментальную установку, в которой скомбинированы неинвазивная стимуляция мозга, обучение с помощью виртуальной реальности и фМРТ — все они расположены в Биотехническом кампусе в Женеве. Опубликованное в журнале Science Advances исследование демонстрирует, что направленные безболезненные электрические импульсы в гиппокамп и сопредельные структуры, расположенный в глубине мозга регион, участвующий в функционировании памяти и ориентировании в пространстве, могут улучшить способность мозга вспоминать месторасположение и эффективнее ориентироваться.
«Пытаясь найти способы улучшить пространственную память без хирургического или медикаментозного вмешательства, мы решаем серьёзную проблему большой и увеличивающейся популяции — престарелых людей, а также пациентов, перенёсших травму и страдающих деменцией», — говорит Фридхельм Хюммель, руководитель Лаборатории Хюммеля.
Это исследование — результат сотрудничества между лабораторией Хюммеля и лабораторией когнитивной нейронауки Олафа Бланка, оба из которых работают в институте Neuro X ФПШЛ. Скомбинировав опыт Хюммеля в неинвазивной стимуляции мозга с когнитивными исследованиями Бланка в области ориентирования в пространстве в условиях виртуальной реальности, исследователи разработали уникальную нейро-технологическую установку.
Уникальная комбинация нейротехнологий
Эксперимент начинается с того, что исследователи устанавливают на головы здоровых подопытных по четыре безопасных электрода, чтобы стимулировать гиппокамп и прилегающие структуры. Этот неинвазивный метод, именуемый транскраниальной височной интерференсной электрической стимуляцией (tTIS), посылает направленные импульсы, не вызывая дискомфорта у участников эксперимента.
Затем подопытных с помощью виртуальных очков погружают в виртуальный мир. Основываясь на предыдущем исследовании одного из первых авторов работы Хюк-Джун Муна, учёные ставят перед участниками задачу пройти несколько локаций и запомнить ключевые ориентиры. Эта погружающая виртуальная обстановка позволяет исследователям с точностью определить, насколько хорошо участники могут вспоминать пространственную информацию и передвигаться по ней, принимая tTIS.
«Когда применялась стимуляция, мы наблюдали очевидное улучшение времени припоминания участников — времени, необходимого для начала движения в направлении, где, по их воспоминаниям, находится объект, — говорит Елена Беанато, ещё одна из первых авторов исследования. — Это даёт нам основания полагать, что, стимулировав гиппокамп, мы временно усилили пластичность мозга, что в сочетании с обучением в виртуальной среде ведёт к улучшению ориентирования в пространстве».
Эксперимент целиком проводился в сканере фМРТ. Это обеспечило учёных картиной мозговой активности в режиме реального времени, позволив им отследить каким образом гиппокамп и прилегающие к нему участки реагируют на tTIS во время выполнения заданий по ориентированию в пространстве. Данные фМРТ показали изменения в активности мозга, связанной с наблюдаемыми поведенческими изменениями, особенно в регионах, ответственных за память и ориентирование, что даёт исследователям более глубокое понимание того, каким образом неинвазивная стимуляция изменяет функционирование мозга.
То, что в Институте Neuro X ФПШЛ интегрированы передовые технологии, делает биотехнический кампус одним из немногих мест, где все три экспериментальных метода можно скомбинировать в одном исследовании.
«Соединение tTIS, виртуальной реальности и фМРТ представляет собой в высокой степени управляемый и инновационный подход к изучению реакции мозга на стимуляцию и её влияния на когнитивные функции, — добавляет Олаф Бланк. — В долгосрочной перспективе нам видится, что этот подход будет использоваться для разработки целенаправленного лечения для пациентов, страдающих от когнитивных нарушений, обеспечивая неинвазивный способ улучшения памяти и пространственных способностей».
Автор — Майкл Дэвид Митчелл.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Федеральной политехнической школой в Лозанне (ФПШЛ).
Вам также может быть интересно: