Elektrostymulacja przywraca pamięć roboczą 70-letniej osoby do poziomu 20-latków

Elektrostymulacja przywraca pamięć roboczą 70-letniej osoby do poziomu 20-latków

Kiedy czytasz słowa rozciągnięte na tej stronie, twój mózg robi coś wspaniałego. Każde zdanie utrzymuje się w twoim umyśle przez przelotny moment, litery wtapiają się w symfonię sygnałów neuronowych. Te skomplikowane elektryczne fale tworzą język mózgu, język, który dopiero zaczęliśmy rozumieć w ciągu ostatniego stulecia.

Rob Reinhart, asystent profesora nauk psychologicznych i mózgowych w BU College of Arts & Sciences, mówi, że doszliśmy do punktu, w którym nie tylko rozumiemy ten język – możemy go omówić i wykorzystywać, aby usprawnić funkcjonowanie umysłu. W przełomowym badaniu opublikowanym 8 kwietnia 2019 r. W Nature Neuroscience, doktorant Reinhart i BU John Nguyen wykazał, że elektrostymulacja może poprawić pamięć roboczą ludzi w wieku 70 lat, tak że ich wydajność w zadaniach pamięci jest nie do odróżnienia od 20-letniej osoby.

Badania Reinharta i Nguyena dotyczą pamięci roboczej – tej części umysłu, w której żyje świadomość, tej części, która jest aktywna za każdym razem, gdy podejmujemy decyzje, rozumujemy, przywołujemy nasze listy zakupów i (miejmy nadzieję) pamiętamy, gdzie zostawiliśmy nasze klucze. Pamięć robocza zaczyna spadać w późnych latach dwudziestych i wczesnych trzydziestych, wyjaśnia Reinhart, ponieważ pewne obszary mózgu stopniowo stają się odłączone i nieskoordynowane. Zanim dotrzemy do lat 60. i 70., te obwody nerwowe uległy pogorszeniu na tyle, że wielu z nas doświadcza zauważalnych trudności poznawczych, nawet przy braku demencji, takich jak choroba Alzheimera.

Ale duet odkrył coś niesamowitego: używając prądów elektrycznych do nieinwazyjnego stymulowania obszarów mózgu, które straciły rytm, możemy radykalnie poprawić wydajność pamięci roboczej.

Podczas badania, które było wspierane przez grant National Institutes of Health, poprosili grupę 20-latków i grupę po sześćdziesiątce i siedemdziesiątce o wykonanie serii zadań pamięciowych, które wymagały od nich wyświetlenia obrazu, a następnie po krótkiej przerwie, aby określić, czy drugi obraz był nieco inny niż oryginał.

Na początku młodzi dorośli byli o wiele dokładniejsi, znacznie przewyższając starszą grupę. Jednakże, gdy starsi dorośli otrzymali 25 minut łagodnej stymulacji dostarczanej przez elektrody skalpu i spersonalizowali ich indywidualne obwody mózgu, różnica między tymi dwiema grupami zniknęła. To wzmocnienie pamięci trwało co najmniej do końca 50-minutowego okna czasowego po stymulacji – punktu, w którym eksperyment się zakończył.

Aby zrozumieć, dlaczego ta technika jest tak skuteczna, musimy przyjrzeć się dwóm mechanizmom, które umożliwiają prawidłowe działanie pamięci roboczej: sprzężenie i synchronizacja.

Sprzężenie występuje, gdy różne rodzaje fal mózgu koordynują się ze sobą i pomaga nam przetwarzać i przechowywać wspomnienia robocze. Powolne fale o niskiej częstotliwości – fale theta – tańczą przed mózgiem, zachowując się jak dyrygenci orkiestry. Sięgają do szybszych fal o wysokiej częstotliwości zwanych falami gamma, które powstają w obszarze mózgu, który przetwarza otaczający nas świat.

Tak jak orkiestra muzyczna zawiera flety, skrzypce itd. – tak samo fale gamma, które znajdują się w twoim mózgu, wnoszą coś wyjątkowego do orkiestry opartej na elektryczności, która tworzy twoje wspomnienia. Jedna fala gamma może przetwarzać na przykład kolor obiektu, który trzymasz w umyśle, podczas gdy inna fala przechwytuje jego kształt, inna jego orientację i inna jego dźwięk.

Ale kiedy fale theta tracą zdolność łączenia się z tymi falami gamma w celu ich monitorowania, utrzymywania i instruowania – melodie w mózgu zaczynają się rozpadać, a nasze wspomnienia tracą ostrość.

Tymczasem synchronizacja – gdy fale theta z różnych obszarów mózgu synchronizują się ze sobą – umożliwia oddzielnym obszarom mózgu komunikację między sobą. Proces ten służy jako klej do pamięci, łącząc poszczególne detale sensoryczne, tworząc jedno spójne wspomnienie. Z wiekiem nasze fale theta stają się mniej zsynchronizowane, a tkanina naszych wspomnień zaczyna się ścierać.

Badania Reinharta i Nguyena sugerują, że stosując stymulację elektryczną, możemy przywrócić te ścieżki, które mają tendencję do niewydolności w miarę starzenia się, poprawiając naszą zdolność do przywoływania naszych doświadczeń poprzez przywracanie przepływu informacji w mózgu. Z tej techniki skorzystają nie tylko osoby starsze: to jest obiecujące również dla młodszych ludzi.

W badaniu 14 młodych uczestników osiągnęło słabe wyniki w zadaniach pamięciowych pomimo ich wieku, więc wezwano ich z powrotem, aby pobudzić ich mózgi.

Pokazaliśmy, że osoby słabiej rozwinięte, które były o wiele młodsze, po dwudziestce, mogłyby również skorzystać z tego samego rodzaju stymulacji”, mówi Reinhart. „Moglibyśmy zwiększyć ich pamięć roboczą, nawet jeśli nie byli w wieku 60 lub 70 lat.

Podczas zadań pamięciowych aktywność mózgu związana z pamięcią roboczą świeci w mózgu 20-latka (po lewej), ale pozostaje uśpiona w mózgu osoby w wieku 70 lat (w środku). Po elektrostymulacji (po prawej) aktywność mózgu 70-latka naśladuje 20-latka. Obraz pochodzi z laboratorium Reinhart lab/Boston University

Na jednym końcu spektrum ktoś z niewiarygodną pamięcią może być doskonały zarówno w synchronizacji, jak i sprzęganiu, podczas gdy ktoś z chorobą Alzheimera prawdopodobnie miałby znaczący problem z obydwoma. Inne leżą między tymi dwoma skrajnościami – na przykład możesz być słabym sprzęgaczem, ale silnym synchronizatorem lub odwrotnie.

A kiedy używamy tej stymulacji do zmiany symfonii neuronowych, nie robimy tylko drobnych poprawek, podkreśla Reinhart.

To ma znaczenie dla zachowania. Teraz [ludzie] wykonują zadania inaczej, lepiej zapamiętują, postrzegają lepiej, szybciej się uczą. To naprawdę niezwykłe.

Patrząc w przyszłość, przewiduje on wiele przyszłych zastosowań swojej pracy.

To otwiera zupełnie nową drogę potencjalnych możliwości badawczych i terapeutycznych i jesteśmy tym bardzo podekscytowani.

Reinhart chciałby zbadać wpływ elektrostymulacji na poszczególne komórki mózgu, stosując je do modeli zwierzęcych, i jest ciekawy, w jaki sposób wielokrotne dawki stymulacji mogą jeszcze bardziej wzmacniać obwody mózgu u ludzi. Przede wszystkim jednak ma nadzieję, że jego odkrycie pewnego dnia doprowadzi do leczenia milionów ludzi na całym świecie żyjących z upośledzeniami poznawczymi – zwłaszcza z chorobą Alzheimera.

Uwielbia swoją linię pracy jako neuronaukowiec – zwłaszcza gdy prowadzi do przełomów takich jak ten.

Fantastyczne jest to, że możemy kierować energię elektryczną obwodu mózgu w taki sam sposób, w jaki kierowalibyśmy neurotransmiter chemiczny w mózgu.

Link do badania: https://www.nature.com/articles/s41593-019-0371-x

Poznaj autora / nootraveller

Natura eksperymentatora. Poszukiwacz nowości. Fan niesztampowości.

Zostaw komentarz

Twój email nie zostanie upubliczniony.

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>