Исследователи из EPFL разработали новый метод улучшения памяти с помощью VR и глубокой стимуляции мозга

Исследователи Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL) разработали инновационный метод улучшения пространственной памяти, который сочетает в себе технологии виртуальной реальности, неинвазивную стимуляцию мозга и передовые методы визуализации активности мозга. Этот подход не требует применения медикаментов или хирургического вмешательства, что делает его особенно привлекательным для использования в борьбе с возрастной деменцией и когнитивными нарушениями.

С возрастом у людей ухудшается способность к запоминанию пространственной информации. Мы чаще забываем, где оставили ключи, или теряемся, пытаясь вспомнить, где припарковали машину. Это естественная часть процесса старения, однако при развитии деменции такие когнитивные нарушения становятся более выраженными. Согласно данным международных организаций, каждые три секунды в мире регистрируется новый случай деменции. Это создает серьезные вызовы для системы здравоохранения и общества в целом.

Деменция представляет собой группу состояний, при которых снижаются когнитивные функции, особенно память, внимание и способность к логическому мышлению. Наиболее известной формой деменции является болезнь Альцгеймера, которая постепенно разрушает память и способность ориентироваться в пространстве. Поэтому поиск способов улучшить когнитивные функции без необходимости в инвазивных методах лечения приобретает особую актуальность.

Новый подход к стимуляции мозга

Исследователи EPFL сосредоточились на разработке метода, который может улучшить работу мозга, в частности его способность ориентироваться в пространстве. В основе их методики лежит неинвазивная стимуляция гиппокампа — области мозга, ответственной за обработку пространственной информации и формирование воспоминаний. Гиппокамп также играет ключевую роль в обучении и памяти, что делает его важной мишенью для нейротехнологий, направленных на улучшение когнитивных функций.

Для стимуляции мозга была использована транскраниальная электрическая стимуляция временной интерференцией (tTIS), которая предполагает применение безболезненных электрических импульсов через несколько электродов, установленных на поверхности головы. Эта техника позволяет воздействовать на глубокие структуры мозга без хирургического вмешательства и дискомфорта для пациента. Исследователи полагают, что такая стимуляция временно повышает пластичность мозга, что улучшает его способность запоминать и ориентироваться в пространстве.

Виртуальная реальность и тренировка памяти

Помимо стимуляции мозга, участники эксперимента погружались в виртуальный мир при помощи VR-гарнитур. В этом виртуальном пространстве им предлагалось запоминать различные объекты и их расположение, а затем ориентироваться в среде, чтобы находить нужные точки. Виртуальная реальность создаёт уникальные условия для точного измерения способности человека к запоминанию и пространственной навигации.

Одной из ключевых особенностей виртуальной реальности является её способность создавать многослойные тренировочные сценарии, в которых испытуемые сталкиваются с различными задачами на память и навигацию. Это позволяет исследователям отслеживать, насколько точно и быстро человек может вспомнить расположение объектов и найти правильный путь. Весь процесс протекал одновременно с применением tTIS, что позволило оценить, как воздействие на мозг влияет на способность участников к выполнению подобных задач.

Результаты эксперимента

Один из интересных аспектов исследования заключался в том, что учёные фиксировали улучшение времени отклика у участников. Это значит, что те, кто подвергался стимуляции, быстрее находили объекты в виртуальной среде и точнее вспоминали их расположение. Такой результат позволяет предположить, что стимулирование гиппокампа приводит к кратковременному улучшению когнитивных функций, связанных с пространственной памятью.

Это достижение особенно важно, так как улучшение пространственной навигации и памяти могло бы помочь не только пожилым людям, но и пациентам с травмами мозга или начальной стадией деменции. Подобные вмешательства могут повысить качество жизни таких пациентов, предоставив им возможность лучше ориентироваться в окружающем мире и сохранять независимость в повседневных делах.

Визуализация активности мозга с помощью fMRI

Эксперимент проводился с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (fMRI), что позволило исследователям наблюдать за активностью мозга в режиме реального времени. Это дало возможность увидеть, как стимуляция влияет на работу гиппокампа и соседних областей мозга. fMRI зафиксировала изменения в нейронной активности, которые коррелировали с улучшением пространственной памяти у участников.

Применение передовых методов визуализации сыграло ключевую роль в исследовании. Учёные смогли наглядно показать, что стимуляция определённых областей мозга в сочетании с когнитивной тренировкой в виртуальной реальности оказывает положительное воздействие на функции памяти и навигации.

Долгосрочные перспективы

Исследователи отмечают, что результаты этого эксперимента являются лишь первым шагом на пути к разработке новых методов лечения когнитивных нарушений. В будущем они планируют использовать этот подход для создания целевых терапий для пациентов с когнитивными расстройствами, такими как деменция и посттравматические повреждения мозга.

Неинвазивная стимуляция мозга в сочетании с когнитивной тренировкой в виртуальной среде открывает новые горизонты в нейротехнологиях. Такой подход позволяет не только лучше понять механизмы работы мозга, но и разработать более безопасные и эффективные методы лечения, которые не требуют применения лекарственных препаратов с побочными эффектами или хирургических вмешательств.

Появление неинвазивных технологий для улучшения когнитивных функций может существенно изменить подход к лечению возрастных и посттравматических расстройств памяти. Традиционные методы лечения, основанные на медикаментозной терапии, имеют множество ограничений и побочных эффектов, а хирургическое вмешательство несет в себе значительные риски.

Разработка методов стимуляции мозга с применением электрических импульсов и тренировки в виртуальной реальности может стать основой для новых терапий, которые будут доступны широкому кругу пациентов. Это особенно важно в свете того, что население планеты стареет, и число людей, страдающих от деменции, продолжает расти.

Кроме того, исследования в этой области могут привести к созданию технологий, которые помогут не только больным людям, но и тем, кто хочет улучшить свои когнитивные способности. Например, такие методы могут использоваться для обучения и развития памяти у здоровых людей, желающих поддерживать свой мозг в тонусе и повысить свои способности к обучению и запоминанию.

Исследования в области неинвазивной стимуляции мозга и использования технологий виртуальной реальности открывают новые возможности для улучшения когнитивных функций и лечения различных расстройств памяти. Этот инновационный подход предлагает безопасные и эффективные методы, которые в будущем могут заменить или дополнить традиционные способы лечения деменции и других нейродегенеративных заболеваний.