Ученые из двух лабораторий EPFL объединили усилия, чтобы дать толчок исследованию пространственной памяти и разработке методов ее восстановления. Ученые создали экспериментальную установку, сочетающую неинвазивную стимуляцию глубоких отделов мозга, обучение в виртуальной реальности и фМРТ-изображения — все это находится в Campus Biotech в Женеве.
Работа, опубликованная в журнале
«Найдя способ улучшить пространственную память без хирургического вмешательства или медикаментов, мы решаем серьезную проблему для большой и растущей популяции: пожилых людей, а также пациентов с черепно-мозговыми травмами и страдающих деменцией», — говорит соавтор работы Фридхельм Хуммель.
Постановка эксперимента. (A) Задача пространственной навигации. Каждый блок начинался с периода кодирования, в течение которого участникам последовательно предъявляли три объекта в определенных местах и просили запомнить их положение. После многократного кодирования каждого объекта на этапе извлечения показывалась подсказка с изображением одного из объектов, и участник должен был сориентироваться, где находится объект. (B) Концепция темпоральной интерференционной стимуляции. Две пары электродов размещаются на голове и подают два высокочастотных тока I1 и I2 с частотой f1 и f2 = f1 + Δf, соответственно. В нижней части панели показана комбинация двух полей с высокой огибающей модуляции внутри целевой области и низкой огибающей модуляции снаружи. (C) Протоколы тета-всплесков.
Исследование стало результатом сотрудничества между лабораторией Хуммеля и лабораторией когнитивной нейронауки Олафа Бланке из института Neuro X EPFL. Объединив опыт Хуммеля в области неинвазивной стимуляции мозга с когнитивными исследованиями Бланке в области пространственной навигации в среде виртуальной реальности, исследователи разработали уникальную нейротехнологическую установку.
Эксперимент начинается с того, что исследователи помещают четыре безопасных и безболезненных электрода на головы здоровых людей, чтобы стимулировать гиппокамп и прилегающие структуры.
Эта неинвазивная техника, называемая транскраниальной временной интерференционной электростимуляцией (tTIS), посылает целенаправленные импульсы в мозг, не причиняя участнику никакого дискомфорта. Затем добровольцев погружают в виртуальный мир с помощью очков виртуальной реальности. Ученые предлагают участникам сориентироваться в незнакомом месте и запомнить ключевые маркеры.
Схема работы транскраниальной временной интерференционной электростимуляции.
Виртуальная среда позволяет исследователям точно измерить, насколько хорошо участники могут запоминать и ориентироваться в пространственной информации, получая tTIS.
«При применении стимуляции мы наблюдали явное улучшение времени припоминания, которое требовалось участникам, чтобы начать двигаться к месту, где, как они запомнили, располагается объект», — говорит соавтор работы Елена Бинато. — «Это говорит о том, что, стимулируя гиппокамп, мы временно повысили пластичность мозга, что в сочетании с обучением в виртуальной среде приводит к улучшению пространственной навигации».
Весь эксперимент проводился в фМРТ-сканере. Это позволило исследователям получать изображения активности мозга в режиме реального времени и следить за тем, как гиппокамп и окружающие его области реагировали на tTIS во время выполнения заданий по пространственной навигации.
Данные фМРТ выявили изменения в нейронной активности, связанные с наблюдаемыми поведенческими изменениями, в частности в областях, отвечающих за память и навигацию, что позволило исследователям глубже понять, как неинвазивная стимуляция модулирует работу мозга.
Работа, опубликованная в журнале
Будь ласка,
Увійти
або
Реєстрація
щоб переглянути вміст URL-адреси!
, демонстрирует, что целенаправленное, безболезненное электрическое воздействие на гиппокамп и прилегающие структуры, — глубокую область мозга, связанную с памятью и пространственной навигацией, может улучшить способность мозга запоминать местоположение и более эффективно ориентироваться.«Найдя способ улучшить пространственную память без хирургического вмешательства или медикаментов, мы решаем серьезную проблему для большой и растущей популяции: пожилых людей, а также пациентов с черепно-мозговыми травмами и страдающих деменцией», — говорит соавтор работы Фридхельм Хуммель.
Комбинация нейротехнологий
Постановка эксперимента. (A) Задача пространственной навигации. Каждый блок начинался с периода кодирования, в течение которого участникам последовательно предъявляли три объекта в определенных местах и просили запомнить их положение. После многократного кодирования каждого объекта на этапе извлечения показывалась подсказка с изображением одного из объектов, и участник должен был сориентироваться, где находится объект. (B) Концепция темпоральной интерференционной стимуляции. Две пары электродов размещаются на голове и подают два высокочастотных тока I1 и I2 с частотой f1 и f2 = f1 + Δf, соответственно. В нижней части панели показана комбинация двух полей с высокой огибающей модуляции внутри целевой области и низкой огибающей модуляции снаружи. (C) Протоколы тета-всплесков.
Исследование стало результатом сотрудничества между лабораторией Хуммеля и лабораторией когнитивной нейронауки Олафа Бланке из института Neuro X EPFL. Объединив опыт Хуммеля в области неинвазивной стимуляции мозга с когнитивными исследованиями Бланке в области пространственной навигации в среде виртуальной реальности, исследователи разработали уникальную нейротехнологическую установку.
Эксперимент начинается с того, что исследователи помещают четыре безопасных и безболезненных электрода на головы здоровых людей, чтобы стимулировать гиппокамп и прилегающие структуры.
Эта неинвазивная техника, называемая транскраниальной временной интерференционной электростимуляцией (tTIS), посылает целенаправленные импульсы в мозг, не причиняя участнику никакого дискомфорта. Затем добровольцев погружают в виртуальный мир с помощью очков виртуальной реальности. Ученые предлагают участникам сориентироваться в незнакомом месте и запомнить ключевые маркеры.
Схема работы транскраниальной временной интерференционной электростимуляции.
Виртуальная среда позволяет исследователям точно измерить, насколько хорошо участники могут запоминать и ориентироваться в пространственной информации, получая tTIS.
«При применении стимуляции мы наблюдали явное улучшение времени припоминания, которое требовалось участникам, чтобы начать двигаться к месту, где, как они запомнили, располагается объект», — говорит соавтор работы Елена Бинато. — «Это говорит о том, что, стимулируя гиппокамп, мы временно повысили пластичность мозга, что в сочетании с обучением в виртуальной среде приводит к улучшению пространственной навигации».
Весь эксперимент проводился в фМРТ-сканере. Это позволило исследователям получать изображения активности мозга в режиме реального времени и следить за тем, как гиппокамп и окружающие его области реагировали на tTIS во время выполнения заданий по пространственной навигации.
Данные фМРТ выявили изменения в нейронной активности, связанные с наблюдаемыми поведенческими изменениями, в частности в областях, отвечающих за память и навигацию, что позволило исследователям глубже понять, как неинвазивная стимуляция модулирует работу мозга.
Будь ласка,
Увійти
або
Реєстрація
щоб переглянути вміст URL-адреси!
.
