У пілотному дослідженні на добровольцях науковці зі Школи медицини Університету Міннесоти та Массачусетської лікарні загального профілю доводять, що окремі функції людського мозку, пов’язані із самоконтролем та розумовою гнучкістю, можна покращити за допомогою прицільної електричної стимуляції його ділянок.
Алік Відж, доктор медицини, доцент кафедри психіатрії Медичної школи Університету Міннесоти, є старшим автором дослідження, опублікованого в журналі Nature Biomedical Engineering. Своє дослідження команда Віджа провела на 12 пацієнтах, чий мозок прооперували під час лікування епілепсії. Під час операції по всій його поверхні розмістили сотні крихітних електродів з метою реєстрації його активності та визначення ділянок, в якій виникають спазми.
У цьому дослідженні Відж об’єднав зусилля із Сідні Кешем, доктором медицини, експертом з дослідження епілепсії Массачусетської лікарні загального профілю, та Даріном Доґерті, фахівцем у галузі електричної стимуляції мозку. Разом вони ідентифікували ділянку мозку – так звану «внутрішню капсулу» (capsula interna), – електрична стимуляція якої покращувала психічні функції пацієнтів. Ця ділянка відповідає за когнітивний контроль – перехід від одного способу мислення або поведінки до іншого, який порушується за більшості психічних захворювань.
«Як приклад можна навести людину у стані депресії, яка не може так просто позбутися негативної думки, що “застрягла” в її голові. Терапія таких станів відіграє важливу роль у лікуванні цілої низки психічних недуг», – розповідає Алік Відж.
Дослідники розробили алгоритми, які дозволяють відстежувати здатність пацієнтів до когнітивного контролю як за їхньою поведінкою, так і безпосередньо за показниками мозкової активності. Стимуляцію мозку посилювали одразу, коли їхні показники на лабораторних тестах когнітивного контролю погіршувалися.
«Ця система може зчитувати активність мозку і застосовувати невелику електричну стимуляцію, як тільки у пацієнта виникають когнітивні чи емоційні труднощі. Тут можна провести аналогію з електровелосипедом: коли велосипедисту стає важко, система відчуває це і активує електропідсилення педалей. Ми розробили щось схоже для психічних функцій людини», – розповідає Відж.
Дослідження вперше демонструє, що:
– На окремі функції мозку, пов’язані з психічними захворюваннями, можна впливати за допомогою електричної стимуляції його ділянок;
– У структурі внутрішньої капсули присутні ділянки, які особливо ефективні під час покращення когнітивних функцій;
– Алгоритм зі зворотним зв’язком, який використали у дослідженні, був удвічі ефективніший, як порівняти зі стимуляцією у випадкові моменти часу.
Окремі пацієнти, які взяли участь у дослідженні, окрім епілепсії, страждали також на підвищену тривожність. Після проведення електричної когнітивної стимуляції вони повідомили, що тривожність у них зменшилася й вони значно більше могли відволікатися від недуги і натомість зосереджуватися на своїй діяльності. За словами Віджа, цей метод, окрім епілепсії, можна використовувати для терапії тривожних розладів, депресії та ще низки захворювань.
«Замість того, щоби зменшувати симптоми, ми можемо дати пацієнтам інструмент, який дозволяє їм керувати своєю свідомістю. У такий спосіб ми повертаємо їх на місце водія і даємо відчути свободу волі», – каже науковець.
Схема покращення когнітивних функцій за допомогою стимуляції мозку вже схвалена Управлінням з продовольства і медикаментів США. Тож невдовзі її, можливо, введуть у медичну практику.
Researchers boost human mental function with brain stimulation
ScienceDaily, 1/11/2021
Зреферував Є. Л.
Оригінал дослідження:
Ishita Basu, Ali Yousefi, Britni Crocker, Rina Zelmann, Angelique C. Paulk, Noam Peled, Kristen K. Ellard, Daniel S. Weisholtz, G. Rees Cosgrove, Thilo Deckersbach, Uri T. Eden, Emad N. Eskandar, Darin D. Dougherty, Sydney S. Cash, Alik S. Widge
Closed-loop enhancement and neural decoding of cognitive control in humans
Nature Biomedical Engineering, 2021
DOI: 10.1038/s41551-021-00804-y
20.11.2021