Naukowcy opracowali nowy rodzaj implantu mózgu, który podczas testów znacząco zwiększył pamięć badanych osób. Może on w przyszłości przyczynić się do poprawy jakości życia osób cierpiących na choroby neurodegenracyjne, takie jak choroba Alzheimera.
Implanty neurologiczne, które zwiększają funkcję pamięci, nie są nowe, ale nowatorskie podejście do problemu doprowadziło do opracowania urządzenia, które „słucha” mózgu przed jego odpowiedzią. W pierwszych testach urządzenie dało bardzo obiecujące wyniki. Zwiększyło rozpoznawanie słów o 15 procent - mniej więcej tyle, ile choroba Alzheimera kradnie przez dwa i pół roku.
Do przetestowanie swojego implantu zespół naukowców z Uniwersytetu Pensylwanii i Uniwersytetu Thomasa Jeffersona zwerbował 25 pacjentów będących w trakcie zaawansowanych badań pod kątem epilepsji. To ze względu na to, iż badania te wymagają wprowadzenia do mózgu drobnych sond, które również mogą spełniać zadania sprawdzające działanie implantu. W innym przypadku procedura byłaby zbyt ryzykowna dla zwykłego badania klinicznego.
Poprzez precyzyjne dostrojenie aktywności elektrycznej sond, naukowcy chcieli aktywować kluczowe elementy sieci pamięci mózgu tylko wtedy, gdy zmaga się z przechowywaniem wspomnień.
Podstawowa koncepcja polegająca na przyspieszaniu zapamiętywania i przywoływania wspomnień poprzez stymulację nerwową nie jest nowa. Badacze stopniowo przechodzili od stosowania nieinwazyjnych technik stymulacji, takich jak Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (transcranial magnetic stimulation, TMS) do głębokiej stymulacji mózgu, aby odnaleźć właściwe ścieżki i zachęcić mózg do przechowywania wspomnień i ponownego z nimi połączenia.
Precyzyjne ukierunkowanie stymulacji na obszary takie jak hipokamp (ośrodek odpowiedzialny za pamięć czy zdolność uczenia się) i płaty skroniowe (odpowiedzialne także za zapamiętywanie, ale również za pamięć werbalną czy rozpoznawanie obiektów) przyniosły pewne sukcesy, jednak wyniki nigdy nie były spójne.
Problemem mogła być metoda. Stymulacja nie była modyfikowana w odpowiedzi na aktywność mózgu. Nowy implant działa inaczej. Zmienia stymulację elektryczną na podstawie informacji zwrotnej dekodowanej z aktywności neuronalnej w płacie skroniowym.
Naukowcy zbadali indywidualny wzorzec aktywności mózgu każdego badanego w spoczynku i podczas zapamiętywania listy słów. Zapamiętanie słów odbywało się w dwóch etapach – podczas działania implantu oraz bez niego. Po czasie badacze żądali od badanych przypomnienia sobie słów, które mieli zapamiętać.
Podczas sesji kontrolnych pobudzali płat skroniowy ilekroć informacja zwrotna systemu mówiła, że badany miał niskie prawdopodobieństwo pomyślnego przypomnienia sobie słowa na podstawie tego, jak je zapamiętał. Średnio badani zapamiętywali około 15 procent słów więcej, gdy implant był włączony.
- Jedna rzecz to opracowanie systemu, który pozwoli wrócić do danych zapisanych w mózgu. Kolejna to sprawić, by system ten działał autonomicznie. Gdy już mamy taką technologię, możemy testować jej zastosowanie – powiedział profesor Michael Kahana z Uniwersytetu Pensylwanii, jeden z autorów badań opublikowanych w „Nature Communications”.
Pod pewnymi względami nowy sposób stymulowania mózgu działa jak rozrusznik serca. Czujniki "słuchają" tego co się dzieje, przed podjęciem działania i stymulują mózg tylko wtedy, gdy jest to konieczne.
Dla osób cierpiących na demencję stymulator mózgu może znacznie poprawić jakość życia i dać im kilka lat lepszego funkcjonowania.
Implant korzysta z całych dekad badań nad dekodowanie sygnałów mózgowych. Naukowcy przy tym pracujący dostali ostatnio 70 milionów dolarów wsparcia od Departamentu Obrony USA w celu opracowania metod leczenia urazowego uszkodzenia mózgu – częsta przypadłość żołnierzy walczących w Iraku i Afganistanie.
To wciąż eksperymentalna technologia. Naukowcy są obecnie w trakcie dyskusji nad jej komercjalizacją, choć tak naprawdę nie wiadomo, jakie mogłaby mieć zastosowania, bo przetestowana została do tej pory tylko u osób z epilepsją. Potencjalnie przeznaczenie nowego urządzenia jest szerokie, ale do tego trzeba dalszych badań.
Profesor Edward Chang, neurochirug z University of California San Francisco, przyznał w rozmowie z dziennikarzami “New York Times”, że tego typu implanty mogą mieć zastosowanie nie tylko w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera czy choroba Parkinsona, ale także mogą leczyć depresję i stany lękowe.
Źródło: New York Times, Sciencealert, fot. U.S. Defense Department graphic illustration/ Josiah Wilson
