Группа нейробиологов из Университета Пенсильвании построила карту электрической активности мозга, основанную на данных 294 пациентах со вживлёнными в мозговую ткань электродами.
Оказалось, что для связи между фронтальной и височными долями – ключевыми областями мозга, которые участвуют в обработке памяти – в первую очередь характерны низкочастотные ритмы активности. Исследование было опубликовано в Nature Communications.
Эта работ стала частью проекта «Восстановление активной памяти» (RAM), который ведёт Агенство перспективных исследований в области обороны (DARPA) в США. Она разъясняет, как разные области мозга взаимодействуют во время когнитивных процессов, например, при формировании памяти. Хоть многие учёные до этого и пытались изучить эти функции с помощью неинвазивной фМР-визуализации, но всё же самые точные данные могут поступать только из глубин мозга нейрохирургических пациентов.
В течение нескольких лет команда Университета Пенсильвании собирала эту информацию из нескольких больниц по всей стране, что позволило исследователям впервые наблюдать за живыми мозговыми сетями напрямую. Дело в том, что пациентам, страдающим эпилепсией, для того, чтобы контролировать приступы, в мозг вживляются электроды. Когда они проходили свой стандартный клинический мониторинг, то при этом выполняли ещё и задачи на память, во время которых их просили просмотреть ряд слов на экране, а затем повторить все, что они могли запомнить.
В то же время исследователи изучали так называемую низко- и высокочастотную нейронную активность. Они обнаружили, что когда у человека новые воспоминания формируются исправно, то при вспоминании им одного из представленных слов электрическая стабилизация между несколькими областями мозга, как правило, происходит за счёт медленных волн активности, но ослабляется при их более высокой частоте. О каких областях, собственно, идет речь? О лобной доле и медиальной части височной доли.
Мы обнаружили, что низкочастотная связь областей мозга была связана с повышенной нейронной активностью на этом участке. Это говорит о том, что для того, чтобы появилось новое воспоминание, обе функции должны выполняться одновременно: области мозга индивидуально обрабатывают стимул, а затем сообщаются друг с другом на низких частотах».
Вообще основная цель проекта RAM – посмотреть на то, как для улучшения памяти можно использованию стимуляцию мозга. Учёные отмечают, что лучшее понимание сетей мозга, которые активируются во время обработки памяти, способствует более тонкой настройке электрической стимуляции, которая могла бы её улучшить ее.
Не так давно команда RAM опубликовала свой обширный интракраниальный (полученный во время внутричерепного вмешательства) набор данных для записи и стимуляции мозга, который включал тысячи часов информации от 250 пациентов, выполнявших задачи на запоминание. Теперь же они планируют более детально проанализировать изменение функциональных связей во время стимуляции.
«Прежде чем использовать эти карты «связности» для терапевтических целей, например, для лечения пациентов с нарушениями памяти при травме головного мозга или болезни Альцгеймера, нужно проделать ещё много работы. Но мы работаем над достижением этой цели», – отмечают исследователи.
Текст: Анна Хоружая