Способность запоминать звуки и манипулировать ими в уме невероятно важна для нашей повседневной жизни – без нее мы не смогли бы понять предложения или выполнять простые арифметические операции. Новое исследование проливает свет на то, как звуковая память работает в мозгу, и даже демонстрирует способы ее улучшения.
Ученые ранее знали, что нейронная сеть мозга, называемая спинным потоком, отвечает за аспекты слуховой памяти. Внутри спинного потока были ритмические электрические импульсы, называемые тета-волнами, но роль этих волн в слуховой памяти до недавнего времени оставалась полной загадкой.
Чтобы точно узнать взаимосвязь между тета-волнами и слуховой памятью и увидеть, как можно улучшить память, исследователи из Монреальского неврологического института Университета Макгилла дали семнадцати людям задания на слуховую память, которые требовали от них распознавания образца тонов, когда он был перевернут. Слушатели выполняли эту задачу во время записи с комбинацией магнитоэнцефалографии (МЭГ) и электроэнцефалографии (ЭЭГ). МЭГ / ЭЭГ выявила амплитудные и частотные характеристики тета-волн в спинном потоке, пока испытуемые работали над заданиями на память. Также выяснилось, откуда берутся тета-волны в мозгу.
Используя эти данные, исследователи затем применили транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) с той же тета-частотой к испытуемым, когда они выполняли те же задачи, чтобы усилить тета-волны и измерить влияние на производительность памяти испытуемых.
Они обнаружили, что при применении ТМС испытуемые лучше справлялись с задачами на слуховую память. Это было только в том случае, когда ТМС соответствовала ритму естественных тета-волн в мозгу. Когда ТМС была аритмической, это не влияло на производительность, предполагая, что это манипулирование тета-волнами, а не просто применение ТМС, которое изменяет производительность.
"Долгое время роль тета-волн была неясна," говорит Сильвен Байе, один из соавторов исследования. "Теперь мы знаем гораздо больше о природе задействованных механизмов и их причинной роли в функциях мозга. В этом исследовании мы опирались на наши сильные стороны в The Neuro, используя МЭГ, ЭЭГ и ТМС в качестве дополнительных методов."
По словам Филиппа Албуи, первого автора исследования, наиболее захватывающим аспектом исследования является то, что результаты очень конкретны и имеют широкий спектр приложений.
"Теперь мы знаем, что человеческое поведение можно специально улучшить с помощью стимуляции, которая соответствует текущим самогенерированным колебаниям мозга," он говорит. "Еще более захватывающим является то, что, хотя в этом исследовании изучалась слуховая память, тот же подход можно использовать для различных когнитивных процессов, таких как зрение, восприятие и обучение."
Успешная демонстрация того, что ТМС может использоваться для улучшения работы мозга, также имеет клиническое значение. Когда-нибудь эта стимуляция сможет компенсировать потерю памяти, вызванную нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера.
"Результаты очень многообещающие и открывают путь к будущему лечению," говорит Роберт Заторре, один из соавторов исследования. "Мы планируем провести дополнительные исследования, чтобы узнать, сможем ли мы продлить повышение производительности и подействовать ли он на другие виды стимулов и задач. Это поможет исследователям разрабатывать клинические приложения."
Это исследование было опубликовано в журнале Neuron 23 марта и стало результатом сотрудничества исследовательских групп Neuroimaging / Neuroinformatics и Cognition MNI.