Вчені знайшли джерело таємничої мозкової хвилі, яка може підвищити пам’ять і творчі здібності

Вчені знайшли джерело таємничої мозкової хвилі, яка може підвищити пам’ять і творчі здібності

Мітка часу: 23 липня 2023 р., 10:00
Вчені знайшли джерело таємничої мозкової хвилі, яка може підвищити пам’ять і креативність PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальний пошук. Ai.

Людський мозок чимось схожий на елементарне радіо з п'ятьма каналами. Електричні сигнали від нейронів координуються через мозок, створюючи коливання, відомі як мозкові хвилі. Кожна хвиля відповідає стану мозку. Деякі приходять швидко й люто, з високою частотою, яка зазвичай пов’язана з тим, коли ми не спимо й думаємо. Інші більш розслаблені, з повільнішою хвилеподібністю, яка виникає під час глибокого, спокійного сну.

У певному сенсі мозок змінює свої канали протягом дня, щоб узгодити наш внутрішній стан розуму з зовнішніми вимогами, хоча в будь-який момент канали можуть перекритися.

Але є таємничий ізгой: частота, яка називається тета-хвилями. Вони відбуваються, коли ми не спимо або не спимо. Протягом десятиліть ці хвилі глузували з нейробіологів, які намагалися розшифрувати їх функції. Тета-хвилі, здається, допомагають мишам орієнтуватися в лабіринтах, але також підтримують пам’ять у людей.

Це не просто академічна цікавість. Наша здатність орієнтуватися в складних нових середовищах і зберігати ці спогади погіршується з віком. Особливо важко людям із хворобою Альцгеймера. Знайшовши рушійне джерело тета-хвиль, ми могли б потенційно посилити їх — за допомогою нейростимуляції чи інших методів — щоб уповільнити когнітивне зниження.

Дослідження in Нейрон зробив перший крок. Завдяки Xbox і деяким віртуальним торговим центрам команда під керівництвом доктора Арне Екстрома з Університету Арізони глибоко дослідила тета-хвилі. У дослідженні брали участь люди з епілепсією, у мозок яких уже були імплантовані електроди, щоб виявити джерело нападів.

Коли уявляли собі попередній маршрут, мозок учасників вибухнув тета-активністю, реакцією, набагато сильнішою, ніж проста навігація маршрутом за допомогою джойстика Xbox.

За словами вчених, у мозку є спосіб внутрішньої генерації тета-хвиль за допомогою пам’яті.

Океан мозкових хвиль

Наш мозок працює на кількох електричних частотах. За допомогою електроенцефалографії (ЕЕГ) ми можемо зафіксувати швидкість і послідовність мозкової активності та вловити її відносний темп. Подібно до тихої чи бурхливої, хвилюючої води, ці коливання мозку зростають і спадають на різних частотах, кожне з яких представляє різний стан розуму.

Бета-хвилі, наприклад, іскриться, коли мозок повністю задіяний, наприклад, коли ви заінтриговані розмовою. Альфа-хвилі повільніші і зазвичай присутні, коли ви сидите і готові відпочити.

Потім є тета-хвилі. Ці хвилі мають більшу амплітуду та обертаються ще повільніше з частотою від 3 до 12 Гц на секунду. Попередні дослідження показали, що вони з’являються, коли ви перебуваєте в зоні: під час їзди по шосе, на тривалій пробіжці або в душі. Ці хвилі умовно пов’язані з творчістю — ідеї чи рішення раптово приходять до вас — або коли ви мрієте чи медитуєте.

Незважаючи на десятиліття досліджень, ми досі не розуміємо, що вони кодують. Коли ми не спимо, тета-хвилі здебільшого знаходяться в гіпокампі, ділянці мозку, яка є критичною як для пам’яті, так і для навігації. Тож не дивно, що хвилі з’являються у мишей і щурів, коли вони намагаються знайти шлях у складних лабіринтах, що свідчить про те, що вони допомагають інтегрувати відчуття та рух, коли гризуни досліджують нове середовище.

Що дивно, так це те, що хвилі з’являються також у абсолютно нерухомих людей запам'ятовування списки слів або малюнків. Одне дослідження виявив, що коливання були критичними для асоціації різних понять. В іншому, Штучне посилення тета-хвиль за допомогою стандартного пристрою захоплення, який використовує комбінацію звуку та світла для стимуляції певних смуг хвиль мозку, підвищило продуктивність пам’яті для пригадування слів у 50 добровольців.

Існує прямий зв’язок між тета-активністю та продуктивністю пам’яті, прийшла до висновку команда Каліфорнійського університету в Девісі.

Отже, що ж роблять тета-хвилі? Чи допомагають вони нам орієнтуватися в світі? Або вони допомагають нам зберегти дорогоцінні спогади?

У новому дослідженні обидві теорії зіткнулися один з одним.

Цифровий шопінг

Команда розпочала роботу з цільної групи волонтерів: 12 чоловіків і жінок з епілепсією, які, на жаль, не реагували на лікування. Кожному вже було до 17 електродів, імплантованих у мозок для пошуку джерела нападів.

Саме завдання є одним із моїх найгірших кошмарів: навігація торговим центром. Тут вони зробили це віртуально за допомогою джойстика Xbox, а цифровий торговий центр відобразився на портативному комп’ютері.

Перший крок — ознайомлення з шістьма різними вітринами та їх розташуванням — наприклад, магазином морозива, магазином фотоапаратів і магазином коміксів — ніби вперше особисто блукати новим торговим центром.

Після двох раундів перед добровольцями було поставлено навігаційне завдання. Вони були «телепортовані» до випадкового магазину в поданні від першої особи, і їм було запропоновано з повідомленням на екрані знайти інший магазин за допомогою джойстика Xbox. Суд закінчився після того, як вони обійшли кожен магазин.

Потім прийшло завдання на пам’ять, і все було геть. Учасник все ж почав із випадкової вітрини. Замість використання джойстика їм було дано вказівку подумки імітувати прохід до іншого цільового магазину — натиснути «A» на контролері, щоб вказати, коли вони почали і коли прибули. Увесь час графіка зникла, на екрані був лише крихітний білий хрестик, на якому волонтери могли зосередитися. Усього вони виконали 44 випробування, причому весь час відстежували мозкову діяльність.

Важко прочитати, що відбувається в голові людини: вона подумки симулює маршрут чи просто відпочиває? Дослідження додало кілька огорож. По-перше, волонтери повинні були успішно виконати ще одне завдання з розумової навігації, але в знайомому середовищі: їм було запропоновано уявити, що вони стоять у своїх спальнях вдома та йдуть до своїх кухонь.

Далі дослідники хитро вставили «випробування на вилов». Тут учасники використовували контролер для моделювання своїх уявних маршрутів під час виконання завдань на пам’ять, що допомогло переконатися, що вони справді запам’ятовують маршрут.

Нарешті, використовуючи дозу статистики, команда виявила, що час, який знадобився кожному учаснику для пошуку цільового магазину, корелював між обома завданнями, що свідчить про те, що вони уявляли той самий маршрут, а не просто мріяли.

Аналіз хвиль мозку дав чітку відповідь. І навігація, і мисленнєве моделювання викликали тета-хвилі, які ставали сильнішими в ході випробувань. Однак просте запам’ятовування маршруту — без жодного руху — породжувало набагато більші хвилі, які тривали довше. Вони виявили однакові результати незалежно від аналізу кожного окремого електрода чи кожного добровольця.

Схоже, що пам'ять є набагато сильнішим рушієм тета-хвиль порівняно з простою навігацією, сказала команда. Здається, що тета-хвилі природним чином виникають у мозку навіть без зовнішньої стимуляції, підтверджуючи ідею, що вони генеруються всередині мозку та є невід’ємною частиною пам’яті.

Це чудова новина. З пам’яттю, тісно пов’язаною з тета-хвилями, можна підключитися до унікальних частот і покращити пам’ять під час старіння або у пацієнтів із деменцією чи іншими психічними розладами. Дослідники вже дослідження різний стимуляція мозку методи — від електричних до магнітних — із спочатку багатообіцяючими результатами.

Але, можливо, в більш широкому плані дослідження доповнює нещодавнє тенденція який досліджує мозкові хвилі як новий шлях для лікування складних неврологічних розладів, у тому числі Альцгеймера та хід. Зараз десятки клінічні випробування. Вони можуть змінити ситуацію у боротьбі з неврологічними розладами, які раніше не піддавалися лікуванню. Час покаже.

Зображення Фото: Лукас Капла on Unsplash 

Часова мітка:

Більше від Хаб сингулярності