Это открытие открывает новые возможности для лечения нарушений памяти, вызванных такими состояниями, как инсульт, болезнь Альцгеймера на ранней стадии, черепно-мозговая травма, остановка сердца и проблемы с памятью, которые возникают при здоровом старении.«Мы впервые показываем, что вы можете конкретно изменить функции памяти мозга у взрослых без хирургического вмешательства или лекарств, которые не доказали свою эффективность», — сказал старший автор Джоэл Восс, доцент кафедры медико-социальных наук в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета. . «Эта неинвазивная стимуляция улучшает способность узнавать новое.
Она имеет огромный потенциал для лечения нарушений памяти».Исследование будет опубликовано 29 августа в Science.Это исследование также впервые демонстрирует, что для запоминания событий требуется совокупность многих областей мозга, которые работают согласованно с ключевой структурой памяти, называемой гиппокампом, подобно симфоническому оркестру. Электрическая стимуляция подобна тому, чтобы дать областям мозга более талантливого проводника, чтобы они играли более синхронно.
«Как будто мы заменили их обычного дирижера на Мути», — сказал Восс, имея в виду Риккардо Мути, музыкального руководителя известного Чикагского симфонического оркестра. «Области мозга лучше взаимодействуют после стимуляции».Этот подход также имеет потенциал для лечения психических расстройств, таких как шизофрения, при которых эти области мозга и гиппокамп не синхронизированы друг с другом, что влияет на память и познание.
TMS увеличивает памятьСеверо-западное исследование впервые показало, что ТМС улучшает память спустя долгое время после лечения. В прошлом TMS использовалась ограниченным образом для временного изменения функции мозга для повышения производительности во время теста, например, заставляя кого-то нажимать кнопку немного быстрее во время стимуляции мозга. Исследование показывает, что ТМС можно использовать для улучшения памяти о событиях, по крайней мере, через 24 часа после стимуляции.
В поисках сладкого местаНевозможно напрямую стимулировать гиппокамп с помощью ТМС, потому что он находится слишком глубоко в мозгу, чтобы магнитные поля не могли проникнуть.
Итак, используя МРТ, Восс и его коллеги определили поверхностную область мозга всего в сантиметре от поверхности черепа с высокой степенью связи с гиппокампом. Он хотел посмотреть, будет ли направление стимуляции в это место, в свою очередь, стимулировать гиппокамп.
Это было так.«Я был удивлен, увидев, что это сработало так конкретно», — сказал Восс.Когда ТМС использовалась для стимуляции этой точки, области мозга, связанные с гиппокампом, стали более синхронизированными друг с другом, о чем свидетельствуют данные, полученные, когда испытуемые находились внутри аппарата МРТ, который регистрирует кровоток в головном мозге в качестве косвенной меры. нейронная активность.
Чем больше эти регионы работали вместе благодаря стимуляции, тем лучше люди могли усваивать новую информацию.Как работало исследование
Ученые набрали 16 здоровых взрослых людей в возрасте от 21 до 40 лет. У каждого было детальное анатомическое изображение его или ее мозга, а также 10 минут записи активности мозга, когда они спокойно лежали внутри сканера МРТ. Это позволило исследователям идентифицировать сеть структур мозга каждого человека, которые участвуют в памяти и хорошо связаны с гиппокампом. Структуры немного отличаются у каждого человека и могут отличаться по местоположению на несколько сантиметров.
«Чтобы правильно нацелить стимуляцию, мы должны были идентифицировать структуры в пространстве мозга каждого человека, потому что мозг каждого человека индивидуален», — сказал Восс.Затем каждый участник прошел тест памяти, состоящий из набора произвольных ассоциаций между лицами и словами, которые их просили выучить и запомнить.
После установления базовой способности выполнять эту задачу на память участники получали стимуляцию мозга по 20 минут в день в течение пяти дней подряд.В течение недели они также получили дополнительное сканирование МРТ и тесты их способности запоминать новые наборы произвольных слов и лиц, чтобы увидеть, как их память изменилась в результате стимуляции. Затем, по крайней мере, через 24 часа после последней стимуляции, их снова проверили.
По крайней мере, через неделю тот же эксперимент был повторен, но с поддельной стимуляцией плацебо. Порядок реальной стимуляции и плацебо в исследовании был изменен на противоположный для половины участников, и им не сказали, что к чему.Обе группы лучше справились с тестами на память в результате стимуляции мозга.
Потребовалось три дня стимуляции, прежде чем они улучшились.«После стимуляции они запомнили больше пар слов на лице, чем прежде, что означает, что их способность к обучению улучшилась», — сказал Восс. «Этого не произошло ни в условиях плацебо, ни в другом контрольном эксперименте с дополнительными участниками».Кроме того, МРТ показала, что стимуляция заставила области мозга более синхронизироваться друг с другом и с гиппокампом.
Чем больше улучшается синхронность или связь между определенными частями сети, тем лучше производительность при тестировании памяти. «Чем больше определенных областей мозга работали вместе из-за стимуляции, тем больше людей могли запоминать пары слов и лиц», — сказал Восс.Использование ТМС для стимуляции памяти имеет множество преимуществ, отметила первый автор Джейн Ван, научный сотрудник лаборатории Фосса в Файнберге. «Никакое лекарство не может быть таким специфическим, как TMS для этих сетей памяти», — сказал Ван. «Есть много разных целей, и нелегко найти какой-либо рецептор, который участвует в памяти».Будущее«Это открывает совершенно новую область для исследований в области лечения, где мы попытаемся увидеть, сможем ли мы улучшить функции людей, которые действительно в этом нуждаются», — сказал Восс.Его текущее исследование проводилось с людьми с нормальной памятью, у которых он не ожидал увидеть больших улучшений, потому что их мозг уже работает эффективно.
«Но для человека с повреждением мозга или расстройством памяти эти сети нарушены, поэтому даже небольшое изменение может привести к улучшению их функций», — сказал Восс.В предстоящем испытании Восс изучит влияние электростимуляции на людей с потерей памяти на ранней стадии.
Восс предупредил, что необходимы годы исследований, чтобы определить, является ли этот подход безопасным или эффективным для пациентов с болезнью Альцгеймера или аналогичными нарушениями памяти.