צוות של מדענים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ווייק פורסט ומאוניברסיטת דרום קליפורניה (USC) הדגים את השימוש המוצלח הראשון במכשיר תותב עצבי כדי לזכור זיכרונות ספציפיים.
הממצאים מופיעים באינטרנט ב גבולות במדעי המוח החישוביים.
מחקר פורץ דרך זה נגזר מהמחקר של ווייק פורסט וצוות USC משנת 2018 בראשות רוברט המפסון, Ph.D., פרופסור לרפואה רגנרטיבית, מדעי המוח התרגום ונוירולוגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ווייק פורסט, שהראה יישום מוצלח של מערכת תותבת שמשתמש בדפוסי זיכרון של אדם עצמו כדי להקל על יכולתו של המוח לקודד ולהיזכר בזיכרון.
במחקר הקודם, מערכת התותבת האלקטרונית של הצוות התבססה על מודל מתמטי לא ליניארי רב-כניסות רב-מוצא (MIMO), והחוקרים השפיעו על דפוסי הירי של נוירונים מרובים בהיפוקמפוס, חלק מהמוח המעורב בייצור חדשים זיכרונות.
במחקר זה, החוקרים בנו מודל חדש של תהליכים המסייע להיפוקמפוס לעזור לאנשים לזכור מידע ספציפי. כאשר המוח מנסה לאחסן או לזכור מידע כגון, "כיביתי את הכיריים" או "איפה שמתי את מפתחות המכונית שלי?" קבוצות תאים פועלות יחד בהרכבים עצביים הפועלים כך שהמידע נשמר או נזכר. באמצעות הקלטות של פעילות תאי המוח הללו, החוקרים יצרו מודל פענוח זיכרון (MDM) המאפשר להם לפענח איזו פעילות עצבית משמשת לאחסון פיסות שונות של מידע ספציפי. הפעילות העצבית שפוענחת על ידי ה-MDM שימשה לאחר מכן ליצירת דפוס, או קוד, אשר שימש להחלת נוירוסטימולציה על ההיפוקמפוס כאשר המוח ניסה לאחסן מידע זה.
כאן, אנו לא רק מדגישים טכניקה חדשנית לגירוי עצבי כדי לשפר את הזיכרון, אלא אנו גם מדגימים שגירוי הזיכרון אינו מוגבל רק לגישה כללית אלא יכול להיות מיושם גם על מידע ספציפי שהוא קריטי לאדם".
ברנט רודר, Ph.D., עמית מחקר במחלקה למדעי המוח התרגום בבית הספר לרפואה באוניברסיטת ווייק פורסט ומחבר המחקר המקביל
הצוות רשם 14 מבוגרים עם אפילפסיה שהשתתפו בהליך של מיפוי מוח אבחנתי שהשתמש באלקטרודות מושתלות כירורגית שהוצבו בחלקים שונים של המוח כדי לאתר את מקור ההתקפים שלהם. המשתתפים עברו את כל ההליכים הכירורגיים, ניטור לאחר ניתוח ובדיקות נוירו-קוגניטיביות באחד משלושת האתרים המשתתפים במחקר זה כולל Atrium Health Wake Forest Baptist Center, Keck Hospital of USC בלוס אנג'לס ומרכז השיקום הלאומי Rancho Los Amigo בדאוני, קליפורניה .
הצוות העביר גירוי חשמלי MDM במהלך משימות זיכרון זיהוי חזותי כדי לראות אם הגירוי יכול לעזור לאנשים לזכור תמונות טוב יותר. הם גילו שכשהם השתמשו בגירוי החשמלי הזה, היו שינויים משמעותיים בכמה טוב אנשים זוכרים דברים. בכ-22% מהמקרים היה הבדל ניכר בביצועים.
כאשר הם הסתכלו במיוחד על משתתפים עם תפקוד זיכרון לקוי, שקיבלו את הגירוי משני צידי המוח שלהם, כמעט 40% מהם הראו שינויים משמעותיים בביצועי הזיכרון.
"המטרה שלנו היא ליצור התערבות שיכולה לשחזר את תפקוד הזיכרון שאבד בגלל מחלת אלצהיימר, שבץ או פגיעת ראש", אמר רודר. "מצאנו שהשינוי הבולט ביותר התרחש אצל אנשים עם פגיעה בזיכרון."
רודר אמר שהוא מקווה שניתן לשכלל את הטכנולוגיה כדי לעזור לאנשים לחיות באופן עצמאי על ידי כך שיעזור להם להיזכר במידע קריטי כמו אם נטלו תרופות או האם דלת נעולה.
"למרות שדרוש הרבה יותר מחקר, אנו יודעים שלגירוי מבוסס MDM יש פוטנציאל לשמש לשינוי משמעותי בזיכרון," אמר רודר.
מחקר זה בנוי על יותר מ-20 שנות מחקר פרה-קליני על קודי זיכרון בראשות סם דדווילר, Ph.D., פרופסור אמריטוס לפיזיולוגיה ופרמקולוגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ווייק פורסט, יחד עם המפסון (כיום חבר בווייק פורסט המכון לרפואה רגנרטיבית), וצוות USC בראשות המהנדסים הביו-רפואיים תיאודור ברגר, Ph.D., ודונג סונג, Ph.D.
העבודה הפרה-קלינית החילה את אותו סוג של גירוי כדי לשחזר ולהקל על הזיכרון במודלים של בעלי חיים באמצעות מערכת MIMO, שפותחה ב-USC.
המחקר מומן על ידי הסוכנות האמריקאית לפרויקטי מחקר מתקדמים של ההגנה (DARPA).
