Ученые открыли метод улучшения кратковременной рабочей памяти путем стимуляции мозга электричеством для синхронизации мозговых волн.
Исследователи из Имперского колледжа Лондона обнаружили, что применение тока низкого напряжения может синхронизировать различные области мозга друг с другом, что позволяет людям лучше выполнять задачи, связанные с рабочей памятью.
Есть надежда, что однажды этот подход можно будет использовать для обхода поврежденных участков мозга и передачи сигналов людям с черепно-мозговой травмой, инсультом или эпилепсией.
Мозг находится в постоянном состоянии болтовни, и эта активность проявляется в виде мозговых волн, колеблющихся на разных частотах и в разных регионах, сохраняя устойчивый ритм.
В небольшом исследовании, опубликованном сегодня в журнале eLife, команда Imperial обнаружила, что применение слабого электрического тока через кожу головы помогло выровнять различные части мозга, синхронизируя их мозговые волны и позволяя им сохранять одинаковый ритм.
"Мы заметили, что люди работали лучше, когда две волны имели одинаковый ритм и в одно и то же время," сказала доктор Инес Рибейро Виоланте, нейробиолог из медицинского отделения Imperial, руководившая исследованием.
В исследовании, проведенном в сотрудничестве с Университетским колледжем Лондона, команда использовала технику, называемую транскраниальной стимуляцией переменным током (TACS), чтобы управлять регулярным ритмом мозга.
Они обнаружили, что зарядка мозга электричеством может повысить производительность тех же процессов памяти, которые используются, когда люди пытаются вспомнить имена на вечеринке, номера телефонов или даже короткий список продуктов.
Доктор Виоланте и его команда использовали TCAS для воздействия на две области мозга – среднюю лобную извилину и нижнюю теменную долю, которые, как известно, участвуют в рабочей памяти.
Десять добровольцев попросили выполнить набор задач на память с возрастающей сложностью, получая при этом стимуляцию тета-частоты в двух областях мозга в несколько разное время (несинхронизировано), в одно и то же время (синхронно) или только быстрый всплеск (имитация). производит впечатление полного лечения.
В экспериментах с рабочей памятью участники смотрели на экран, на котором вспыхивали числа, и должны были помнить, было ли число таким же, как и предыдущее, или, в случае более сложного испытания, текущее число совпадало с двузначным. предыдущий.
Результаты показали, что, когда области мозга стимулировались синхронно, время реакции на задачи памяти улучшалось, особенно на более сложные задачи, требующие от добровольцев держать в уме две цепочки чисел.
"Классическое поведение – медленнее выполнять более сложную когнитивную задачу, но люди выполняли быстрее при синхронизированной стимуляции и так же быстро, как и при выполнении более простой задачи," сказал доктор Виоланте.
Предыдущие исследования показали, что стимуляция мозга электромагнитными волнами или электрическим током может влиять на активность мозга, поле остается спорным из-за отсутствия воспроизводимости.
Но использование функциональной МРТ для визуализации мозга позволило команде показать изменения активности, происходящие во время стимуляции, при этом электрический ток потенциально модулирует поток информации.
"Мы можем использовать TACS для управления активностью ключевых мозговых сетей и видеть, что происходит с помощью фМРТ," объяснил доктор Виоланте.
"Результаты показывают, что, когда стимуляция была синхронной, наблюдалось повышение активности в тех областях, которые участвовали в задаче. Когда это было рассинхронизировано, наблюдался противоположный эффект."
Однако одним из основных препятствий на пути к широкому распространению такого лечения является индивидуальный характер человеческого мозга. Электроды должны не только получать правильную частоту, но и нацеливать ее на правую часть мозга и вовремя улавливать ритм.
Доктор Виоланте добавил: "Мы используем очень дешевую технику, и это одно из преимуществ, которые, как мы надеемся, принесут, если ее можно будет использовать в клинике.
"Следующий шаг – проверить, работает ли стимуляция мозга у пациентов с черепно-мозговой травмой в сочетании с визуализацией головного мозга, когда у пациентов есть поражения, которые ухудшают связь в их мозгу на большие расстояния.
"Есть надежда, что в конечном итоге его можно будет использовать для этих пациентов или даже для тех, кто перенес инсульт или страдает эпилепсией."
Профессор Дэвид Шарп, невролог из Имперского медицинского факультета и старший автор статьи, добавил: "Мы очень рады возможности стимуляции мозга для лечения пациентов. Я работаю с пациентами, у которых часто возникают серьезные проблемы с рабочей памятью после травм головы, поэтому было бы здорово найти способ улучшить наши текущие методы лечения, которые не всегда могут срабатывать для них.
"Наш следующий шаг – опробовать этот подход на наших пациентах, и мы посмотрим, может ли сочетание его с когнитивной тренировкой восстановить утраченные навыки."