„Proteza de memorie”, care implică inserarea unui electrod adânc în creier, pare să funcționeze la persoanele cu tulburări de memorie și este chiar mai eficientă la persoanele care aveau o memorie slabă, potrivit unor noi cercetări.
Electrozii proiectați să imite hipocampul par să stimuleze codificarea amintirilor și sunt de două ori mai eficienți la persoanele cu memorie slabă.
O formă unică de stimulare a creierului care pare să îmbunătățească capacitatea oamenilor de a-și aminti informații noi, imitând modul în care creierul nostru creează amintiri. În viitor, versiuni mai avansate ale protezei de memorie ar putea ajuta persoanele cu pierderi de memorie din cauza leziunilor cerebrale sau ca urmare a îmbătrânirii sau a bolilor degenerative precum Alzheimer, spun cercetătorii din spatele lucrării.
“Este o privire asupra viitorului a ceea ce am putea face pentru a restabili memoria”, spune Kim Shapiro, neurolog la Universitatea din Birmingham din Marea Britanie, care nu a fost implicat în cercetare.
Funcționează prin copierea a ceea ce se întâmplă în hipocamp care joacă un rol crucial în memorie. Structura creierului nu numai că ne ajută să ne formăm amintiri pe termen scurt, dar pare să direcționeze amintirile către alte regiuni pentru stocare pe termen lung.
De mai bine de 10 ani, Theodore Berger și Dong Song de la Universitatea din California de Sud și colegii lor au dezvoltat o modalitate de a imita acest proces. Ideea lor este să folosească electrozi din creier pentru a înțelege tiparele electrice de activitate care apar atunci când amintirile sunt codificate și apoi să folosească aceiași electrozi pentru a declanșa modele similare de activitate.
Echipa a testat versiuni ale acestei proteze la animale și la voluntari umani cu epilepsie care aveau deja electrozi implantați în creier pentru a înțelege și trata mai bine starea lor. Pentru a afla dacă ar putea ajuta oamenii cu memorie slabă, Rob Hampson de la Școala de Medicină a Universității Wake Forest din Carolina de Nord și colegii săi au testat două versiuni ale protezei de memorie la 24 de persoane cărora le-au implantat electrozi pentru a studia epilepsia și leziunile cerebrale. Prima versiune, pe care echipa o numește un model de decodare a memoriei (MDM), imită tiparele activității electrice în hipocampus care apar în mod natural atunci când fiecare voluntar își formează cu succes amintiri. Modelul MDM ia o medie a acestor modele pentru fiecare individ și apoi declanșează acest model de stimulare electrică. Al doilea tip, numit multi-input, multi-output (sau MIMO), imită mai îndeaproape modul în care funcționează hipocampul. Într-un hipocamp sănătos, activitatea electrică curge de la un strat la altul înainte de a se răspândi în alte regiuni ale creierului. Modelul MIMO se bazează pe învățarea tiparelor de intrări și ieșiri electrice care corespund cu codificarea memoriei și apoi imitarea acestora.
Pentru a testa cât de bine funcționează fiecare dintre modele, Hampson și colegii săi le-au cerut voluntarilor să participe la teste de memorie. În cadrul testelor, fiecărei persoane i s-a arătat o imagine pe ecranul unui computer. După o perioada de timp, aceeași imagine a fost prezentată din nou, împreună cu o selecție de imagini asemănătoare.
Persoana trebuia să aleagă care era prima imagine afișată. Fiecare voluntar a îndeplinit aproximativ 100 până la 150 dintre aceste sarcini scurte, care sunt concepute pentru a testa memoria pe termen scurt a unei persoane. Fiecare persoană a fost supusă unui al doilea test 90 de minute mai târziu, de această dată fiindu-i arătat un set de trei imagini. Acest test indică memoria pe termen lung a unei persoane. Voluntarii au efectuat ambele runde de teste pentru memorie de două ori, o dată pentru a înregistra din hipocamp și o dată pentru a stimula acele modele înregistrate asociate cu amintirile stocate cu succes.
Înregistrările au fost unice „Până acum constatăm că este diferit pentru fiecare persoană.”, a precizat Hampson. Echipa a descoperit că proteza sa a îmbunătățit performanțele voluntarilor la testele de memorie, scorurile lor au fost semnificativ mai mari dacă au primit modelul corect de stimulare atunci când li s-au prezentat pentru prima dată imaginile. Acest lucru sugerează că proteza de memorie poate ajuta la codificarea amintirilor în creier, spun cercetătorii. „Observăm îmbunătățiri care variază de la 11% la 54%”, spune Hampson
Hampson și colegii lui, care au publicat descoperirile în jurnalul Frontiers în Human Neuroscience în iulie 2022, speră că proteza lor ar putea fi într-o zi folosită pe scară largă pentru a restabili memoria la persoanele afectate. „Pacienții cu leziuni cerebrale ar fi primii candidați”, spune Song.
Astfel de leziuni tind să afecteze anumite regiuni ale creierului. Leziunile hipocampului ar fi mai ușor de vizat decât bolile degenerative precum Alzheimer, care tind să implice leziuni în multe regiuni ale creierului. „Mi se pare posibil ca într-o zi să putem înlocui un hipocamp cu altceva”, spune Jacobs.
Dar el subliniază că va fi dificil să reproduci pe deplin un hipocamp sănătos, structura conține zeci de milioane de neuroni. „Este puțin greu de imaginat cum o mână de electrozi ar putea înlocui milioanele de neuroni din hipocamp”, precizează el.
Electrozii folosiți în studiu au o lățime de aproximativ un milimetru și au fost implantaţi suficient de adânc în creier pentru a ajunge la hipocamp, la aproximativ 10 centimetri adâncime.
Conform standardelor moderne de cercetare sunt capabili să înregistreze doar de la aproximativ “40 până la 100 de neuroni“, declară Song.
“Orice proteză concepută pentru a trata tulburările de memorie va necesita electrozi cerebrali cu sute de puncte de contact, permițându-le să înregistreze și să stimuleze sute sau mii de neuroni”, a precizat Song.
Hampson, Song și colegii lor nu au descoperit încă cum ar putea funcționa proteza cu memorie în practică. S-ar putea să nu aibă sens ca dispozitivul să funcționeze tot timpul, de exemplu există o mulțime de experiențe de viață, cum ar fi scoaterea gunoiului, pe care persoanele cu tulburări de memorie nu trebuie să şi le amintească. „De ce să risipești spațiul creierului?” spune Jacobs.
Încă nu știe dacă o proteză de memorie ar trebui să funcționeze peste noapte. Se crede că atunci când dormim, hipocampul rulează unele dintre amintirile codificate în timpul zilei, pentru a le consolida în alte regiuni ale creierului.
Song și colegii săi nu știu dacă o proteză de memorie care reproduce această reluare ar îmbunătăți memoria sau dacă este o idee bună să stimulezi hipocampul în timp ce o persoană doarme.
Oricum, proteza este încă departe de utilizarea clinică, spune Shapiro. „Cred că, în principiu, ar putea funcționa”, spune el. „Dar avem un drum lung de parcurs până să înțelegem suficient despre memorie pentru a putea folosi acest tip de abordare pentru a înlocui funcția hipocampului.”
Articol de Razvan Lupu
