Новое исследование предполагает, что короткий сеанс смещения мозга может обратить вспять некоторые эффекты старения у пожилых людей.
Методика еще не готова для не экспериментального использования, и неясно, как долго длится эффект. Но авторы исследования говорят, что они надеются, что их результаты заложат основу для улучшения познания как у здоровых взрослых, так и у людей, страдающих болезнью Альцгеймера и другими типами деменции.
«Эти результаты важны, потому что они не только дают нам новое понимание основ мозга для возрастного снижения рабочей памяти, но они также показывают нам, что негативные возрастные изменения не являются неизменными», - сказал руководитель исследования Роберт Рейнхарт, невролог из Бостонского университета.
Результаты были опубликованы сегодня (8 апреля) в журнале Nature Neuroscience.
Рабочая память
Рейнхарт и его соавтор, докторант Джон Нгуен, сосредоточили свое исследование на аспекте познания, называемом рабочей памятью. Это блокнот для мозга, сказал Рейнхарт на брифинге для прессы. Он позволяет людям активно использовать информацию в течение нескольких секунд за один раз, облегчая выполнение всевозможных важных задач - от выполнения умственной математики до чтения и разговора. Исследования показали, что рабочая память является ключевой частью интеллекта, сказал Рейнхарт журналистам.
Но рабочая память снижается по сравнению со взрослой жизнью. Снижение не является существенным, но оно является достаточно значительным, так что пожилые люди в среднем хуже справляются с задачами с рабочей памятью, чем молодые. Рейнхарт и Нгуен хотели посмотреть, смогут ли они выяснить, почему - и, возможно, изменить эту траекторию.
Исследователи набрали 42 взрослых в возрасте от 20 до 29 лет и 42 пожилых в возрасте от 60 до 76 лет; ученые попросили участников выполнить задачу рабочей памяти, пока их мозговая активность контролировалась с помощью электроэнцефалограммы. Задачей была простая игра «найди различия», в которой участники увидели две очень похожие картинки на экране подряд и должны были определить, что отличает их от второй картинки. Все участники были здоровы, без диагнозов деменции или других когнитивных проблем.
В некоторых сессиях участники выполняли задачу, в то время как их мозг слегка стимулировался неинвазивным электрическим методом, называемым транскраниальной стимуляцией переменного тока. Используя электроды на коже головы, исследователи пульсировали ритмическую электростимуляцию в префронтальной и височной областях мозга. Считается, что связь между этими областями спереди и по бокам мозга важна для рабочей памяти.
Усилитель мозга
Эксперимент был двойным слепым, поэтому ни участники, ни исследователи не знали, когда участники получали стимуляцию мозга. По словам Рейнхарта, кроме начального ощущения покалывания на коже головы, стимуляция ни на что не похожа. (Чтобы обмануть участников во время фиктивных сеансов, исследователи дали им 30 секунд электрического тока света через электроды, имитируя это ощущение.) Участники приходили в разные дни на свои фиктивные и реальные сеансы, и стимуляция длилась 25 минут.
До какой-либо стимуляции пожилые люди справлялись с заданием рабочей памяти хуже, чем молодые. Точность у молодых людей в среднем составляла около 90%, с правильными оценками от 80 до почти 100%. У пожилых людей среднее значение было ближе к 80%, с оценками от 70 до середины 80-х годов.
Стимуляция закрыла этот пробел. Примерно через 12 минут после начала стимуляции мозга взрослые люди начали работать так же хорошо, как и младшая группа. Это улучшение продолжалось до тех пор, пока продолжался эксперимент, через 50 минут после прекращения стимуляции.
«Мы не видели, как эффекты снижаются до базовой линии или даже снижаются до базовой линии», - сказал Рейнхарт. Исследователи не экспериментировали, чтобы увидеть, как долго длится результат, но результаты других исследований стимуляции мозга предполагают, что эффект может сохраняться в течение нескольких часов, сказал он.
В последующих экспериментах с еще 49 взрослыми и младшими взрослыми исследователи также проверили влияние стимуляции мозга на молодых людей, у которых были самые низкие показатели рабочей памяти. Исследователи обнаружили, что эти молодые люди также получили поддержку.
«Я думаю, что это может привести к турбонагнетанию даже нормального, здорового когнитивного функционирования, в том числе у молодых людей», сказал Рейнхарт.
Синхронизация
По словам Уолтера Паулюса и Жолта Тури, клинических нейрофизиологов из Университетского медицинского центра Геттингена в Германии, которые не участвовали в исследовании, исследование было проведено впечатляюще. Исследователи проверили свою собственную работу над контрольными выборками участников, что повышает уверенность в результатах, сказал Тури в интервью Live Science.
Паулюс предупредил, что работа еще впереди. Он сказал Live Science, что некоторые компании продают устройства, предназначенные для стимуляции мозга через череп. Но, как показывают исследования Рейнхарта и Нгуена, стимуляцию мозга необходимо персонализировать. Исследователи проделали большую предварительную работу, чтобы удостовериться, что они правильно разместили электроды и обеспечили надлежащую стимуляцию для улучшения работы мозга.
«Если вы отклоняетесь от протокола, вы можете получить либо без результатов, либо с контрпродуктивными результатами», - сказал Паулюс.
Вместе с тем, добавил он, в результате дальнейших исследований метод обещает использовать его у пациентов.
По словам Рейнхарта, стимуляция, по словам Рейнхарта, обратила вспять процесс старения по нескольким ключевым причинам. Во-первых, он узко нацелен на префронтальную кору и височную долю. У молодых людей, которые используют свою рабочую память, эти две области синхронизируют ритмы их деятельности. По словам Рейнхарта, чем теснее синхронизация - низкочастотный паттерн около 8 Гц, по-видимому, является хорошим местом - тем лучше работает рабочая память.
У пожилых людей эта жесткая синхронизация исчезает, что, по-видимому, является причиной снижения рабочей памяти.
Это приводит ко второй ключевой особенности стимуляции мозга: его ритмичности. Исследователи пульсировали переменный ток, приспособленный к естественным ритмам мозга людей, в эти области. По сути, пульс заставляет две области говорить снова.
«Мы синхронизируем эти области мозга, которые не связаны или не связаны, или менее синхронизированы у пожилых людей», - сказал Рейнхарт.
Рейнхарт отметил, что у молодых людей, которые хуже справлялись с задачей рабочей памяти, также была относительно десинхронизированная мозговая болтовня.
Новые выводы являются отправной точкой, сказал Рейнхарт. Исследовательская группа уже начала продвигать свои исследования в области заболеваний и расстройств. Исследователи нашли, но еще не опубликовали доказательства того, что пожилые люди с более выраженными симптомами деменции (но не с выраженной деменцией) демонстрируют худшую синхронизацию мозга как в рабочей, так и в долговременной областях. Это может означать, что метод синхронизации мозга может быть неинвазивным лечением болезни Альцгеймера и других форм деменции, сказал Рейнхарт.
Исследователи также обнаружили, что они могут стимулировать мозг с помощью ритмов, которые десинхронизируют области мозга.
«Это предвещает хорошие последствия для следующих клинических этапов, потому что мы знаем, что есть нарушения мозга, характеризующиеся гипоконнективностью, такие как аутизм, шизофрения и болезнь Альцгеймера, но есть также нарушения, характеризующиеся слишком большой связностью мозга, такие как болезнь Паркинсона и эпилепсия», - сказал Рейнхарт. «Начало инструмента, который может и синхронизировать, и сделать ваш мозг более связанным, и десинхронизировать, и сделать ваш мозг менее связанным».
