Исследователи ТАУ и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разрабатывают глубокие разработки

Dec 17, 2023

Революционное исследование впервые продемонстрировало, что долговременные воспоминания закрепляются в человеческом мозге посредством связи между гиппокампом и корой головного мозга во время сна. Более того, исследователи обнаружили, что, вызывая глубокую стимуляцию мозга во время сна, они могут улучшить консолидацию памяти.

Уникальное исследование, опубликованное в ведущем журнале Nature Neuroscience (Увеличение синхронизации гиппокампа и префронтальных нейронов во время сна улучшает консолидацию памяти у людей. ), включало международное сотрудничество под руководством доктора Майи Гева-Сагив (сегодня в Калифорнийском университете в Дэвисе). Исследование проводилось в сотрудничестве между лабораториями профессора Юваля Нира с медицинского факультета Саклера, кафедры биомедицинской инженерии и Школы нейронаук Сагола Тель-Авивского университета, а также профессора Ицхака Фрида с кафедры нейрохирургии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Саклера. Медицинский факультет Тель-Авивского университета.

«Это исследование стало возможным благодаря редкой группе из 18 пациентов с эпилепсией в Медицинском центре Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе», — говорит профессор Нир. «Профессор Фрид имплантировал электроды в мозг этих пациентов, чтобы попытаться точно определить области, вызывающие у них эпилептические припадки, и они вызвались принять участие в исследовании, изучающем эффекты глубокой стимуляции мозга во время сна. Тесное сотрудничество с опытными неврологами под руководством Профессор Дон Элиашив из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе позволил нашей команде интегрировать в исследование передовую стимуляцию мозга.Таким образом, мы смогли впервые на людях проверить давнюю гипотезу о том, что скоординированная деятельность гиппокампа и коры головного мозга во время сна "Это важнейший механизм консолидации воспоминаний. Более того, мы улучшили консолидацию памяти с помощью специального протокола стимуляции, который улучшил синхронизацию между этими двумя областями мозга. Вмешательство во время сна представляет собой уникальный подход, который может быть доработан в будущем, чтобы дать людям надежду". с нарушениями памяти, такими как деменция».

«Мы знаем, что хороший ночной сон имеет решающее значение для консолидации долговременных воспоминаний, но до сих пор у нас было мало доказательств относительно точных процессов, которые происходят во время сна человека», — объясняет доктор Майя Гева-Сагив. «В этом исследовании мы непосредственно изучили роль нейронной активности и электрических волн мозга во время сна. Нашей целью было усилить действующие естественные механизмы и выяснить, как именно сон помогает стабилизировать воспоминания».

Исследователи разработали систему глубокой стимуляции мозга, которая улучшает электрическую связь между гиппокампом (глубинной областью мозга, участвующей в приобретении новых воспоминаний), и лобной корой головного мозга, где воспоминания хранятся в течение длительного времени. Контролируя активность гиппокампа во время сна, система обеспечивает точно рассчитанную по времени электрическую стимуляцию лобной коры. Участники исследования выполнили два теста на память, сравнивая свои результаты после двух разных ночей – одной спокойной и одной с глубокой стимуляцией мозга. В обоих случаях утром их просили узнать знаменитостей, чьи фотографии им показывали накануне вечером. Исследование показало, что глубокая стимуляция мозга значительно улучшила точность их памяти».

«Мы обнаружили, что наш метод оказывает благотворное влияние как на активность мозга во время сна, так и на работу памяти», — говорит профессор Фрид. «Все пациенты, получившие синхронизированные стимулы в лобную кору, продемонстрировали лучшие характеристики памяти по сравнению с ночами без нарушений сна. Контрольная группа, которая получала аналогичные, но несинхронизированные стимулы, не показала улучшения памяти. Наш метод глубокой стимуляции мозга уникален, потому что он является замкнутым – стимулы точно синхронизированы с активностью гиппокампа. Кроме того, мы отслеживали влияние стимулов на активность мозга при разрешении отдельных нейронов».

«Наши результаты подтверждают гипотезу о том, что точная координация между волнами сна способствует связи между гиппокампом, который воспринимает новые воспоминания, и лобной корой, которая хранит их в течение длительного времени», — добавляет профессор Нир. «К нашему удивлению, мы также обнаружили, что вмешательство не значительно увеличило количество правильных ответов, данных участниками, а скорее уменьшило количество неправильных ответов. Это говорит о том, что сон обостряет точность нашей памяти, или, другими словами, он удаляет различные отвлекающие факторы из соответствующего следа памяти».