Нейробиологи «взломали» пути памяти мозга с помощью новой протезной системы, которая может помочь улучшить запоминание определенных воспоминаний. Исследования, проведенные Университетом Уэйк Форест (WFU) и Университетом Южной Калифорнии (USC), показали, что эта технология может помочь людям вспомнить определенные изображения с большей легкостью. Исследование было опубликовано в журнале Frontiers in Computational Neuroscience.
Электрическая и магнитная стимуляция мозга недавно стали многообещающими новыми способами повышения общей когнитивной деятельности, но до этого недавнего прорыва идея «разрыва» мозга для воспоминания отдельных деталей была произведением научной фантастики.
«Здесь мы не только освещаем инновационную технику нейростимуляции для улучшения памяти, но также демонстрируем, что стимуляция памяти не ограничивается общим подходом, но также может применяться к конкретной информации, которая имеет решающее значение для человека», — объясняет нейробиолог Брент Редер из WFU.
Эксперименты проводились среди 14 взрослых, страдающих эпилепсией, которым были прикреплены мозговые электроды для определения эпицентров приступов.
Редер и его коллеги уже много лет работают с подобными группами, поскольку эти имплантаты также предоставляют платформу для изучения электрической стимуляции мозга.
В 2018 году команда протестировала нейронные имплантаты, попросив их «записать коды» информации в гиппокамп – место, где, как говорят, «хранятся» воспоминания в мозгу.
Исследователи объясняют, что эти электрические коды были разработаны для имитации модели нейронной активности, связанной с запоминанием информации.
Теперь команда стала еще более конкретной. Они использовали компьютерную модель, которая, по сути, наблюдает за мозговой активностью человека, чтобы попытаться выяснить, какие закономерности совпадают с воспоминаниями о конкретных изображениях.
Когда участники принимали участие в тесте на зрительную память, эта модель генерировала шаблоны стимуляции для каждого человека, и эти шаблоны были привязаны к запоминанию изображений животных, зданий, растений, инструментов и транспортных средств.
Когда те же самые нейронные «коды» искусственно вводились обратно в гиппокамп, участники исследования лучше сопоставляли ранее наблюдаемые изображения из памяти примерно в 22 процентах случаев.
Это относительно низкая точность, однако результаты подскочили почти до 38 процентов, когда исследователи стимулировали оба полушария мозга и сосредоточились только на участниках с нарушенной памятью.
«Наша цель — создать вмешательство, которое сможет восстановить функцию памяти, утраченную из-за болезни Альцгеймера, инсульта или травмы головы», — говорит Редер. «Мы обнаружили, что наиболее выраженные изменения произошли у людей с нарушениями памяти».
Команда исследователей утверждает, что их результаты ясно указывают на то, что эта форма глубокой стимуляции мозга «может быть использована для значительного изменения памяти». Однако на пути к этому будущему остается множество проблем.
Поиск «статических кодов» для отдельных воспоминаний — благородная цель, требующая дальнейшего уточнения и тестирования рассматриваемой модели. Даже когда код улучшает память, как в текущем эксперименте, неясно, какой компонент категории изображения на самом деле кодируют эти нейронные паттерны.
«Изображение дома с деревом в нем может быть предназначено для того, чтобы дом был в центре внимания исследователей», — объясняют авторы текущего исследования, — «но положение дерева может помешать этому намерению».
Фокус также может различаться от человека к человеку и с течением времени.
Исследователи планируют продолжать работу над своей моделью памяти, чтобы выяснить, как более базовая информация кодируется и извлекается в гиппокампе. Они также хотят проверить, можно ли использовать шаблоны памяти одного человека для стимуляции памяти у другого.
Если это окажется возможным, то это будет означать, что система протезной памяти «записывает» код памяти в мозг, а не «укрепляет» код, который уже присутствует.
«Каждый из этих вопросов продвинет исследование вперед к разработке протеза памяти, работающего на общих особенностях кодирования памяти, которые являются общими для всех пациентов, но при этом достаточно специфичны, чтобы облегчить сохранение определенного содержимого памяти», - заключили авторы исследования.
