Группа исследователей из Научного центра неврологии и Сколтеха показала, что с помощью неинвазивной магнитной стимуляции можно влиять на показатели рабочей памяти у людей. При этом ученые установили, что решение когнитивной задачи во время стимуляции ослабляет эффект магнитной стимуляции. Результаты исследования были опубликованы в журнале Brain Sciences.
Рабочая память позволяет удерживать и обрабатывать информацию для ее текущего повседневного использования. Например, механизмы рабочей памяти активируются, когда нам нужно запомнить номер телефона до того момента, пока мы найдем лист бумаги или смартфон, чтобы записать его. Нарушения рабочей памяти выявляются при многих заболеваниях нервной системы. У здоровых людей объем рабочей памяти имеет связь со способностью к обучению и уровнем интеллекта в целом.
Одним из перспективных методов нефармакологического улучшения рабочей памяти является транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Этот метод основан на воздействии переменным магнитным полем, которое безболезненно проникает через кожу и кости черепа, приводя к возникновению электрического поля в коре головного мозга. ТМС способна влиять на механизмы нейропластичности и используется в качестве терапевтического метода при различных заболеваниях нервной системы. Известно, что эффекты ТМС зависят не только от параметров стимуляции, но и от активности головного мозга во время процедуры. Сочетание ТМС с одновременным решением когнитивных задач уже применяется в качестве метода улучшения когнитивных функций при болезни Альцгеймера. Однако в настоящее время недостаточно данных о том, как именно активность головного мозга влияет на эффективность стимуляции.
Группа исследователей сравнивала эффекты ТМС на рабочую память, когда мозг занят выполнением когнитивной задачи и когда когнитивная нагрузка отсутствует. Показатели рабочей памяти оценивались до и после проведения одной 20-минутной сессии стимуляции. Зона стимуляции подбиралась по индивидуальной активации головного мозга во время решения задачи на рабочую память. Согласно полученным результатам, на показатели рабочей памяти влиял только протокол ТМС без когнитивной нагрузки.
«В результате нашего исследования мы пришли к выводу, что добавление когнитивной задачи может не только не увеличивать эффективность ТМС, но и, напротив, уменьшить ее эффект. Полученные данные важно учитывать при разработке новых протоколов стимуляции для улучшения когнитивных функций как у здоровых добровольцев, так и у пациентов с различными заболеваниями нервной системы», – считает Наталья Супонева, член-корреспондент РАН, руководитель отделения нейрореабилитации и физиотерапии Научного центра неврологии.
Директор Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (CDISE) Максим Федоров воодушевлен результатами исследований и перспективами, которые открываются:
«Эти результаты показывают эффективность междисциплинарных исследований в биомедицине и когнитивных науках с применением современных методов обработки данных. Мы в нашем Центре CDISEпроявляем большой интерес к сотрудничеству с Научным Центром Неврологии и исследованиям механизмов памяти по ряду причин. Во-первых, это интересно и какие-то результаты исследований мы можем применять в скором времени на практике (улучшение памяти важно для многих из нас). Во-вторых, современный инструментарий биомедицинских исследований представляет большой простор для нас, специалистов по обработке данных и искусственному интеллекту. Данных много, они могут быть “зашумлены”, выборки неоднородные … В общем, попадаются нетривиальные задачи, которые дают нам идеи для новых направлений исследований в нашей области. Ну и, в-третьих, многие идеи в больших данных и искусственном интеллекте были рождены в результате изучения высшей нервной деятельности человека (те же нейросети, например). И все это очень интересно (сейчас у нас активно развиваются много проектов на стыке нейронаук, компьютерного моделирования и больших данных). Лично я считаю, что человек так же безграничен, как и Вселенная, и мы только начинаем понимать, насколько интересно мы устроены и насколько широки наши возможности. Так что я уверен, что впереди нас ждет еще много неожиданных открытий и мы очень надеемся, что наше сотрудничество с коллегами из Научного Центра Неврологии будет успешно продолжаться».
«Это первые опубликованные результаты работы лаборатории Нейрострим — совместного проекта Сколтеха и Научного Центра Неврологии. Лаборатория существует уже 2 года, мы рады первым совместным успехам и планируем продолжать сотрудничество». — рассказывает Елена Владимировна Гнедовская, к.м.н., руководитель лаборатории Нейрострим, заместитель директора по научно-организационной работе и развитию Научного центра неврологии.
В настоящее время исследование продолжается на более крупной выборке здоровых добровольцев с целью подтверждения полученных данных и оценки долговременного влияния ТМС на показатели рабочей памяти.
Текст: Сколтех