Команда ученых из Медицинской школы Университета Уэйк Форест и Университета Южной Калифорнии (USC) продемонстрировала первое успешное использование нейронного протеза для вызова определенных воспоминаний.
Результаты появляются в Интернете на Границы вычислительной нейронауки.
Это новаторское исследование было основано на исследовании команды Уэйк Форест и Университета Южной Калифорнии в 2018 году под руководством Роберта Хэмпсона, доктора философии, профессора регенеративной медицины, трансляционной нейробиологии и неврологии в Медицинской школе Университета Уэйк Форест, которое показало успешное внедрение системы протезирования. который использует собственные шаблоны памяти человека, чтобы облегчить способность мозга кодировать и вызывать воспоминания.
В предыдущем исследовании электронная протезная система команды была основана на нелинейной математической модели с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), и исследователи влияли на схемы возбуждения нескольких нейронов в гиппокампе, части мозга, участвующей в создании новых воспоминания.
В этом исследовании ученые создали новую модель процессов, которая помогает гиппокампу запоминать конкретную информацию. Когда мозг пытается сохранить или вспомнить такую информацию, как «Я выключил плиту» или «Куда я положил ключи от машины?» группы клеток работают вместе в нейронных ансамблях, которые активируются, чтобы информация сохранялась или вызывалась. Используя записи активности этих клеток мозга, исследователи создали модель декодирования памяти (MDM), которая позволяет им расшифровывать, какая нейронная активность используется для хранения различных фрагментов конкретной информации. Нейронная активность, декодированная MDM, затем использовалась для создания паттерна или кода, который использовался для нейростимуляции гиппокампа, когда мозг пытался сохранить эту информацию.
Здесь мы не только освещаем инновационную технику нейростимуляции для улучшения памяти, но также демонстрируем, что стимуляция памяти не ограничивается общим подходом, но также может применяться к конкретной информации, которая имеет решающее значение для человека».
Брент Рёдер, доктор философии, научный сотрудник отдела трансляционной нейробиологии Медицинской школы Университета Уэйк Форест и автор-корреспондент исследования
Команда набрала 14 взрослых с эпилепсией, которые участвовали в диагностической процедуре картирования мозга, в которой использовались хирургически имплантированные электроды, помещенные в различные части мозга, чтобы точно определить причину приступов. Участники прошли все хирургические процедуры, послеоперационный мониторинг и нейрокогнитивное тестирование в одном из трех центров, участвовавших в этом исследовании, включая Баптистский медицинский центр Atrium Health Wake Forest, больницу Кек Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе и Национальный реабилитационный центр Rancho Los Amigo в Дауни, Калифорния. .
Команда использовала электрическую стимуляцию MDM во время задач по визуальному распознаванию памяти, чтобы посмотреть, может ли стимуляция помочь людям лучше запоминать изображения. Они обнаружили, что когда они использовали эту электрическую стимуляцию, произошли значительные изменения в том, насколько хорошо люди запоминали вещи. Примерно в 22% случаев наблюдалась заметная разница в производительности.
Когда они конкретно посмотрели на участников с нарушенной функцией памяти, которым была стимуляция обеих сторон мозга, почти у 40% из них наблюдались значительные изменения в работе памяти.
«Наша цель — создать вмешательство, которое сможет восстановить функцию памяти, утраченную из-за болезни Альцгеймера, инсульта или травмы головы», — сказал Рёдер. «Мы обнаружили, что наиболее выраженные изменения произошли у людей с нарушениями памяти».
Рёдер выразил надежду, что эту технологию можно усовершенствовать, чтобы помочь людям жить независимо, помогая им вспоминать важную информацию, например, были ли приняты лекарства или заперта ли дверь.
«Хотя необходимо гораздо больше исследований, мы знаем, что стимуляция на основе MDM может быть использована для значительного изменения памяти», — сказал Рёдер.
Это исследование основано на более чем 20-летних доклинических исследованиях кодов памяти, проводимых Сэмом Дедвайлером, доктором философии, почетным профессором физиологии и фармакологии Медицинской школы Университета Уэйк Форест, вместе с Хэмпсоном (ныне членом Wake Forest Институт регенеративной медицины) и команда Университета Южной Калифорнии под руководством биомедицинских инженеров Теодора Бергера, доктора философии, и Донг Сонга, доктора философии.
В доклинической работе тот же тип стимуляции применялся для восстановления и облегчения памяти на животных моделях с использованием системы MIMO, разработанной в Университете Южной Калифорнии.
Исследование финансировалось Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA).
Источник:
Atrium Health Wake Forest Баптист
Ссылка на журнал:
Редер, Б.М., и другие. (2024). Разработка нейронного протеза гиппокампа для облегчения кодирования человеческой памяти и воспроизведения особенностей и категорий стимулов. Границы вычислительной нейронауки. doi.org/10.3389/fncom.2024.1263311.
2024-02-14 01:19:00
1707875003
#Нейронный #протез #успешно #используется #для #вызова #определенных #воспоминаний