Электростимуляция улучшает рабочую память

В конце апреля 2019 г. в журнале Nature Neuroscience были опубликованы результаты революционного исследования, которое  провели доцент кафедры психологии и наук о мозге Бостонского университета Роб Рейнхарт и докторант этого же университета Джон Нгуен.
Исследование было направленно на изучение рабочей памяти, взаимодействующей с нашим сознанием каждый раз, когда мы думаем, принимаем решения или просто пытаемся вспомнить нужную информацию, например, список покупок в супермаркете. По словам Рейнхарта, рабочая память у человека начинает снижаться, когда ему под 30 или немного за 30, поскольку отдельные участки мозга постепенно становятся несвязанными и несогласованными. К  60-70 годам у человека, как правило, нервные связи в мозге серьёзно ослабевают, и многие в этом возрасте испытывают заметные когнитивные трудности.

Для исследования, которое было профинансировано за счёт гранта Американского Национального института здравоохранения, ученые сформировали две группы участников. В первую были включены молодые люди двадцатилетнего возраста. Во вторую вошли пожилые участники в возрасте от 60 до 70 лет. В процессе исследования каждому из испытуемых в обеих группах показывали определённое изображение, а после небольшого перерыва – следующее изображение. Участники исследования должны были определить, присутствуют или нет отличия во втором изображении относительно первого.

В начале эксперимента представители группы, в которую входили молодые участники, в своих ответах были намного более точными, чем их коллеги из возрастной группы. Но после того, как представители возрастной группы в течение 25 минут были подвержены  мягкой стимуляции мозга электрическим током (путем персонального воздействия с помощью массива электродов  на конкретные нейронные цепи), разница между показателями молодёжной и возрастной групп исчезла. При этом очень интересен тот факт, что улучшение памяти наблюдалось по крайней мере в течение 50 минут после завершения стимуляции.

В ходе исследования 14 молодых участников, несмотря на свой возраст, плохо справились с заданиями на память, поэтому им тоже было предложено принять участие в эксперименте по стимуляции мозга. И в этом случае электростимуляция дала положительный результат.

В результате учёные пришли к выводу, что электрический ток можно эффективно использовать для неинвазивной стимуляции участков мозга, потерявших свой ритм, с целью кардинального улучшения производительности рабочей памяти.

Чтобы понять, почему электростимуляция мозга настолько эффективна, нам необходимо обратить внимание на два механизма, а именно – на связывание и синхронизацию, которые позволяют рабочей памяти должным образом функционировать.

Связывание имеет место, когда различные типы ритмов мозга взаимодействуют между собой, что помогает нам обрабатывать и хранить рабочие воспоминания. Медленные низкочастотные тета-ритмы входят в контакт с более быстрыми высокочастотными гамма-ритмами, которые генерируются в области мозга, отвечающей за обработку информации, получаемой из окружающей среды.

Точно так же, как симфонический оркестр содержит разные инструменты (скрипки, виолончели, барабаны), так и каждый из гамма-ритмов нашего мозга вносит свой неповторимый вклад в электрический «оркестр» мозга, формирующий воспоминания. Так, один гамма-ритм обрабатывает форму, другой – цвет, третий – звук , а четвертый – ориентацию.

Но с возрастом нейронные связи в нашем мозге ослабевают, тета-ритмы теряют способность соединяться с гамма-ритмами, чтобы их контролировать, поддерживать и инструктировать. В результате «мелодии» в мозге начинают разрушаться, что способствует потере остроты воспоминаний.

В то же время синхронизация – когда тета-ритмы из разных областей мозга синхронизируются между собой – позволяет отдельным областям мозга взаимодействовать друг с другом. Этот процесс служит связующим звеном для памяти, объединяя отдельные сенсорные детали для создания единого воспоминания. С возрастом наши тета-ритмы становятся менее синхронизированными, и ткань, в которой присутствуют наши воспоминания, начинает изнашиваться.

«Соединение и синхронизация  существуют в континууме, – говорит Рейнхарт. – Но похоже, что есть люди, которые не соединяются  и есть люди, которые соединяются».

На одном конце спектра кто-то с невероятной памятью может быть превосходно синхронизирован и связан, тогда как кто-то с болезнью Альцгеймера, вероятно, будет иметь плохие показатели по обоим параметрам. Показатели обычного человека, как правило, лежат между этими двумя крайностями – например, вы можете быть со слабой связью, но с сильной синхронизацией, или наоборот.

Исследование Роба Рейнхарта и Джона Нгуена показывает, что с помощью электростимуляции можно восстановить нейронные пути, которые, как правило, становятся недостаточно эффективными с возрастом, улучшая нашу способность вспоминать, восстанавливая поток информации в мозге. И не только пожилые люди могут извлечь выгоду из этой техники: она также может быть полезна и молодым.

В будущем Рейнхарт хотел бы исследовать влияние электростимуляции на отдельные клетки мозга, применяя его к подопытным животным. Очень интересно также, как многократные дозы стимуляции могут дополнительно улучшить нейронные цепи у людей.

В то же время в качестве профилактики когнитивных нарушений можно использовать регулярные тренировки памяти, мышления, внимания и восприятия на специальных онлайн-тренажерах, занимаясь всего по 10-15 минут в день.

 

Фото: Thomas Hawk