Військові навчилися стимулювати довготривалу пам'ять

Дослідники, які працюють на замовлення Агентства перспективних оборонних розробок (DARPA) міністерства оборони США, на конференції Товариства нейробіологів у Чикаго представили докази принципової можливості створення імплантатів, які можуть стимулювати довготривалу пам'ять. Про це пише. Конференція відбулася 17-21 жовтня 2015 року. Дослідники заявили, що вони навчилися імітувати сигнали, що переводять кратовчасну пам'ять у довготривалу.

Вважається, що за консолідацію пам'яті, тобто переведення короткочасної пам'яті в довготривалу, відповідає гіпокамп, парна структура головного мозку, розташована в медіальних скроневих відділах півкуль. Вона ж відповідає і за формування короткочасної пам'яті на основі сенсорної інформації, а також сприйняття людиною простору і часу. Дослідники з'ясували, що при консолідації пам'яті виникає сигнал, що проходить від ділянки CA3 гіпокампа в CA1.

На думку дослідників, точна імітація цього сигналу дозволить стимулювати довготривалу пам'ять у людей, включаючи військових і літніх, які перенесли травму голови. Вчені проводили дослідження на людях, які страждають епілепсією з встановленими мозковими електродами для запису електроенцефалограми мозку і стимуляції окремих його зон. В експерименті брали участь 12 осіб. Спершу вчені показували учасникам експерименту різні зображення, а через півтори хвилини просили згадати, які з них вони бачили.

Під час показу зображень вчені вели запис сигналів, що проходять між зонами CA3 і CA1. Потім, на основі отриманих даних, вони розробили алгоритм, здатний передбачати вид сигналу, який повинен прийти з CA3, по активності зони CA1. У 80 відсотків випадків реальний сигнал зони CA3 був передбачений точно. Вчені вважають, що завдяки цьому алгоритму вони зможуть стимулювати CA1, а значить і консолідувати пам'ять, навіть якщо клітини зони CA3 сильно пошкоджені.

На користь цього припущення говорять експерименти, що проводилися на мавпах на початку 2010-х років. Мавп вчили запам'ятовувати різні картинки, а за правильне запам'ятовування їх заохочували соком. У деяких тварин під час експерименту стимулювалася зона CA1 гіпокампа. За підсумками експерименту виявилося, що мавпи, яким стимулювали CA1, швидше запам'ятовували зображення, ніж тварини, які не піддавалися стимуляції.

У рамках нового дослідження вже був проведений один експеримент зі стимуляції зони CA1 гіпокампа у жінки, яка страждає епілепсією. Втім, за словами вчених, говорити про результати поки рано. Експерименти планується поширити і на інших добровольців з мозковими електродами. За підсумками цих досліджень може бути розроблений перший зразок приладу, стимулюючого зони гіпокампу, відповідальні за консолідацію пам'яті.

Між тим, вчені вважають, що виявлення та імітація сигналу, що проходить між CA3 і CA1, може виявитися недостатнім для стимуляції довготривалої пам'яті. Наприклад, у разі пошкодження клітин зони CA1 однієї лише імітації сигналу може виявитися недостатньо. Такими дослідженнями на замовлення DARPA займаються вчені Університету Південної Каліфорнії в Лос-Анджелесі. Роботи ведуться за проектом створення приладів, які зможуть стимулювати пам'ять солдатів з ушкодженнями голови.

На замовлення DARPA також працює команда дослідників з Університету Пенсільванії. Ці дослідники дійшли висновку, що стимуляція медіальних скроневих часток мозку може покращувати пам'ять. Під час експериментів на людях з епілепсією з'ясувалося, що при погіршенні пам'яті, стимуляція призводить до поліпшення, однак у людей з хорошою пам'яттю при стимуляції спостерігається зворотний ефект. У їхньому експерименті брали участь 28 осіб з мозковими електродами.

Вчені давали учасникам експерименту ознайомитися зі списком слів, а потім спробувати згадати їх у заданому порядку. При цьому дослідники вели запис мозкової активності. На основі запису вони розробили алгоритм, який при повторенні експерименту зміг з високою точністю передбачати ймовірність згадування того чи іншого слова. При цьому, під час читання людьми слів, для яких була висока ймовірність забування, дослідники проводили стимуляцію; ймовірність запам'ятовування зростала на 140 відсотків.

Програма DARPA зі створення імплантатів, що стимулюють довготривалу пам'ять, стартувала в лютому 2014 року. У ній беруть участь дві групи дослідників. Університет Південної Каліфорнії отримав на проведення робіт 15 мільйонів доларів, а Університет Пенсільванії - 22,5 мільйона доларів.