לראשונה, חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה ערים תאומות הראו שגירוי מוחי לא פולשני יכול לשנות מנגנון מוחי ספציפי הקשור ישירות להתנהגות אנושית. זהו צעד גדול קדימה לגילוי טיפולים חדשים לטיפול בהפרעות מוח כגון סכיזופרניה, דיכאון, מחלת אלצהיימר ומחלת פרקינסון.
המחקר פורסם לאחרונה ב תקשורת טבעכתב עת מדעי בעל ביקורת עמיתים בגישה פתוחה.
חוקרים השתמשו במה שנקרא "גירוי זרם חילופין טרנסגולגולתי" כדי לווסת את פעילות המוח. טכניקה זו ידועה גם בשם נוירומודולציה. על ידי הפעלת זרם חשמלי קטן על המוח, העיתוי שבו תאי המוח פעילים משתנה. אפנון זה של תזמון עצבי קשור לנוירופלסטיות, שהיא שינוי בקשרים בין תאי מוח הנחוצים להתנהגות אנושית, למידה וקוגניציה.
מחקרים קודמים הראו שפעילות המוח הייתה נעולה בזמן לגירוי. מה שמצאנו במחקר החדש הזה הוא שהקשר הזה השתנה לאט והמוח הסתגל עם הזמן ככל שהוספנו גירוי חיצוני. זה הראה שהפעילות המוחית השתנתה בצורה שלא ציפינו".
אלכסנדר אופיץ, פרופסור חבר, המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת מינסוטה
תוצאה זו נקראת "פרצסיית פאזה עצבית". זה כאשר פעילות המוח משתנה בהדרגה עם הזמן ביחס לדפוס חוזר, כמו אירוע חיצוני או במקרה זה גירוי לא פולשני. במחקר זה, כל שלוש השיטות שנחקרו (מודלים חישוביים, בני אדם ובעלי חיים) הראו שהגירוי החיצוני יכול לשנות את פעילות המוח לאורך זמן.
"לתזמון של הדפוס החוזר הזה יש השפעה ישירה על תהליכים במוח, למשל, איך אנחנו מנווטים בחלל, לומדים וזוכרים", אמר אופיץ.
גילוי הטכניקה החדשה הזו מראה כיצד המוח מסתגל לגירוי חיצוני. טכניקה זו יכולה להגביר או להפחית את פעילות המוח, אך היא החזקה ביותר כאשר היא מכוונת לתפקודים מוחיים ספציפיים המשפיעים על התנהגויות. כך ניתן לשפר את הזיכרון לטווח ארוך וגם את הלמידה. המטרה ארוכת הטווח היא להשתמש בטכניקה זו בטיפול בהפרעות פסיכיאטריות ונוירולוגיות.
Opitz מקווה שתגלית זו תסייע בהבאת ידע וטכנולוגיה משופרים ליישומים קליניים, מה שעלול להוביל לטיפולים מותאמים אישית יותר לסכיזופרניה, דיכאון, מחלת אלצהיימר ומחלת פרקינסון.
בנוסף לאופיץ, צוות המחקר כלל את המחברים הראשונים מיילס ווישניוסקי והארי טראן. חברי צוות נוספים מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית של אוניברסיטת מינסוטה כוללים את Zhihe Zhao, Zachary Haigh, Nipun Perera, Ivan Alekseichuk, Sina Shirinpour וג'ונה Rotteveel. מחקר זה נעשה בשיתוף פעולה עם ד"ר יאן צימרמן, פרופסור חבר בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מינסוטה.
עבודה זו נתמכה בעיקר על ידי המכון הלאומי לבריאות (NIH) יחד עם הקרן לחקר התנהגות ומוח ויוזמת גילוי, מחקר וכלכלה של InnoVation (MnDRIVE) של אוניברסיטת מינסוטה במינסוטה. משאבים חישוביים סופקו על ידי מכון המחשוב של מינסוטה (MSI).
