Исследователи из Университета Миннесоты показали, что неинвазивная стимуляция мозга может изменить работу нейронного механизма мозга, напрямую связанного с поведением человека.
Ученые изменили работу мозга и поведение пациента с помощью магнитных импульсов
Исследователи из Университета Миннесоты показали, что неинвазивная стимуляция мозга может изменить работу нейронного механизма мозга, напрямую связанного с поведением человека. Это важный шаг вперед в открытии новых методов лечения заболеваний головного мозга, таких как шизофрения, депрессия, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.
Исследователи используют неинвазивную нейромодуляцию — метод, который показал многообещающие результаты в уменьшении симптомов депрессии, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. University of Minnesota Twin Cities
Транскраниальная стимуляция — метод воздействия на мозг магнитным или электрическим полем используется давно. Но впервые удалось так повлиять на мозг, что изменились внешние поведенческие реакции человека, то есть мозг «запомнил» стимул.
Исследователи использовали так называемую «транскраниальную стимуляцию переменным током» для модуляции активности мозга. При подаче слабого электрического тока происходит стимуляция мозга короткими магнитными импульсами, и активность клеток мозга меняется. Происходит модуляция времени ответа нейронов, и она сохраняется. Этот процесс связан с нейропластичностью, то есть изменением связей между клетками мозга. Нейропластичность отвечает за память и нейронные механизмы необходимые для человеческого поведения, обучения и познания.
«Предыдущие исследования показали, что активность мозга меняется во время стимуляции. В этом новом исследовании мы обнаружили, что эта взаимосвязь медленно менялась, и мозг адаптировался по мере того, как мы добавляли внешние стимулы», — говорит соавтор работы Александр Опиц. Такая адаптация мозга раньше не наблюдалась.
Три модели нейромодуляции
a В эксперименте 1 два сеанса стимуляции переменным током моторной коры были проведены у 20 здоровых людей-добровольцев. Возбудимость коры головного мозга исследовали с помощью моноимпульсной транскраниальной магнитной стимуляции, которая приводила к возникновению моторного вызванного потенциала в первой дорсальной межкостной мышце. b В эксперименте 2 стимуляция переменным током проводилась у нечеловеческих приматов, которым имплантировали 128 микроэлектродов для регистрации нейронных пиков (левая лобная кора, охватывающая моторные и префронтальные области). c В эксперименте 3 ученые использовали многомасштабное вычислительное моделирование для изучения влияния стимуляции переменным током на пиковую активность и нейропластические изменения.
Ученые показали, что активность мозга меняется с течением времени в зависимости от повторяющегося паттерна, например внешнего события или, в данном случае, неинвазивной стимуляции. В исследовании все три метода (вычислительные модели, люди и животные) показали, что внешняя стимуляция может со временем изменить активность мозга.
«Время повторения этого паттерна оказывает прямое влияние на мозговые процессы, например, на то, как мы ориентируемся в пространстве, учимся и запоминаем», — сказал Опиц.
Работа показывает, как мозг адаптируется к внешней стимуляции. То есть он сохраняет память о воздействии, а не только меняется во время действия стимула. Этот метод может увеличить или уменьшить активность мозга, но наиболее эффективен, когда он нацелен на определенные функции мозга, влияющие на поведение. Таким образом можно улучшить долговременную память и обучаемость. Долгосрочная цель — использовать эту технику для лечения психиатрических и неврологических расстройств.
Опиц надеется, что это открытие получит клиническое применение и может привести к более персонализированным методам лечения шизофрении, депрессии, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона.