Результаты, опубликованные в журнале Current Biology, предлагают неинвазивный метод, который потенциально может помочь миллионам людей с такими состояниями, как аутизм, болезнь Альцгеймера, шизофрения и серьезное депрессивное расстройство.В течение многих лет исследователи регистрировали электрическую активность мозга, которая колеблется или меняется во время сна; они представлены в виде волн на электроэнцефалограмме (ЭЭГ). Эти волны называются веретенами сна, и ученые подозревают, что они участвуют в каталогизации и хранении воспоминаний во время сна.
«Но мы не знали, позволяют ли сонные веретена сохранять и консолидировать воспоминания или даже заставляют их», — сказал старший автор Флавио Фролих, доктор философии, доцент психиатрии и член Центра нейробиологии UNC. «Они могли быть просто побочными продуктами других мозговых процессов, которые позволили сохранить то, что мы изучаем, в виде памяти. Но наше исследование показывает, что, действительно, веретена имеют решающее значение для процесса создания воспоминаний, необходимых нам в повседневной жизни. И мы можем нацелить их на улучшение памяти ».Это первый случай, когда исследовательская группа сообщила о выборочном воздействии на веретена сна, не увеличивая при этом другую естественную электрическую активность мозга во время сна.
Этого никогда не удавалось достичь с помощью tDCS — транскраниальной стимуляции постоянным током — гораздо более популярного родственника tACS, при котором на кожу головы подается постоянный поток слабого электрического тока.Во время исследования Фрелиха 16 участников мужского пола прошли скрининговую ночь сна перед завершением двух ночей сна для исследования.
Каждую ночь перед сном все участники выполняли два общих упражнения на запоминание — тесты на ассоциативное парное словосочетание и задания на определение двигательной последовательности, которые включали многократное постукивание пальцами определенной последовательности. В течение обеих ночей исследования каждому участнику помещали электроды в определенные места на коже черепа. Во время сна в одну из ночей каждый человек получал tACS — переменный ток слабого электричества, синхронизированный с естественными веретенами сна мозга. Во время сна прошлой ночью каждый человек получал фиктивную стимуляцию в качестве плацебо.
Каждое утро исследователи предлагали участникам выполнять одни и те же стандартные тесты памяти. Команда Фрелиха не обнаружила улучшения в результатах тестов на ассоциативное парное соединение, но заметила значительное улучшение двигательных задач при сравнении результатов между ночным стимулированием и плацебо.
«Это продемонстрировало прямую причинную связь между электрической активностью веретен сна и процессом консолидации моторной памяти». — сказал Фролих.Кэролайн Люстенбергер, доктор философии, первый автор и научный сотрудник лаборатории Фрелиха, сказала: «Мы взволнованы этим, потому что мы знаем, что веретена сна, наряду с формированием памяти, нарушены при ряде заболеваний, таких как шизофрения и болезнь Альцгеймера. Мы. надеюсь, что нацеливание на эти веретена сна может стать новым методом лечения нарушения памяти и когнитивных нарушений ».Фрелих сказал: «Следующий шаг — попробовать такое же вмешательство, тот же тип неинвазивной стимуляции мозга у пациентов, у которых обнаружен дефицит этих паттернов активности веретена».
Команда Фрелиха ранее использовала tACS для нацеливания на естественные альфа-колебания мозга для повышения творческих способностей. Это было доказательством правильности концепции. Это показало, что можно воздействовать на именно эти мозговые волны, которые проявляются, когда мы создаем идеи, мечтаем или медитируем.
Эти волны нарушены у людей с неврологическими и психическими заболеваниями, включая депрессию.