Как восстановить память: Как восстановить память после перенесенного коронавируса
Как восстановить память после перенесенного коронавируса
Одно из последствий COVID-19 – нарушения памяти, которые возникают из-за кислородного голодания мозга. Сергей Агапкин в программе «О самом главном» на канале «Россия 1» рассказал, что делать, если вы обнаружили у себя снижение умственной работоспособности, рассеянность, неспособность сосредоточиться и нарастающую забывчивость.
Тренировки для мыслительного процесса
Разгадывайте сканворды, ребусы и головоломки – все то, что заставляет работать нашу память и мыслительный процесс. Тренировки должны приносить вам удовольствие и не длиться долго. Не перегружайте свой мозг.
Чаще смейтесь
По словам доктора Агапкина, в университете Лома-Линда в Южной Калифорнии поставили любопытный эксперимент. Часть участников в течение двадцати минут смотрела смешные видеоролики, а другая половина провела это время в спокойствии. После этого у людей измерили уровень кортизола и попросили выполнить несколько тестов.
Держите спину прямо
Хорошая осанка улучшает способность мозга запоминать информацию. В таком положении улучшается кровообращение, мозг лучше насыщается кислородом и работает эффективнее. Так что, когда садитесь, обязательно следите за своей осанкой.
Питание
В рацион людей с нарушениями памяти должны входить рыба, черника, черничный сок, а также сезонные свежие фрукты и овощи.
Гинкго билоба
Врач может посоветовать вам натуральные препараты на основе экстракта реликтового растения гинкго билоба. Данный экстракт действует в нескольких направлениях: он улучшает реологию крови, кровоснабжение мозга, память и концентрацию внимания, оказывает позитивное воздействие на сосудистую стенку и нормализует тонус сосудов.
Перед тем, как принимать такие препараты, непременно посоветуйтесь со специалистом.
Еще больше интересных новостей – в нашем Instagram и Telegram-канале @smotrim_ru.
Невролог рассказал, как восстановить память после COVID-19 — Российская газета
После перенесенного COVID-19 многие пациенты отмечают ухудшение когнитивных функций: ухудшается память, снижается способность концентрироваться, труднее дается решение задач, ранее не вызывавших проблем. Как помочь восстановить функции головного мозга? На этот вопрос «РГ» ответил врач-невролог, реабилитолог Клиники инновационных технологий (КИТ) Алексей Руденко.
«Восстановление памяти — довольно абстрактное понятие, потому что не существует определенного стандарта этой функции мозга, — отметил доктор Руденко. — Есть вполне четкие шкалы и критерии для оценки остроты зрения или, например, объемов печени, но в отношении памяти таких показателей нет. Поэтому рассуждать нужно скорее про адаптацию организма к окружающей среде.
Например, есть наблюдение, что у беременных женщин все внимание направлено на плод, на будущего ребенка, и адаптационные механизмы снижены — отсюда и возникает ослабление концентрации у будущих мам. Вероятнее всего, что-то похожее происходит при COVID-19″.
Чтобы восстановить адаптационные механизмы организма, необходимо создать те условия, которые были до болезни, или даже лучше: обеспечить полноценное питание, качественную доставку кислорода к головному мозгу, хороший венозный отток и отсутствие интоксикации, — говорит Алексей Руденко. Для этого врач может назначить прием антиоксидантов и препаратов, которые улучшают регенерацию тканей и поврежденных органов.
«Кроме того, интоксикация при коронавирусе вызывает нарушение венозного оттока и доставки кислорода к тканям головного мозга — это приводит к ослаблению внимания и памяти. Чтобы решить эти проблемы, в первую очередь нужно избавиться от токсина (для этого используют антиоксиданты). Второй этап — насытить кислородом головной мозг, в этот период рекомендованы легкие ноотропы и венотоники.
И третий — прием ацетилхолинов, которые используют для восстановления функции памяти», — советует Руденко.
При этом специалист подчеркивает: заниматься самолечением не стоит, необходимо обратиться к неврологу, который поможет подобрать препараты. «Во время ковида поражаются почки и сердечно-сосудистая система, а значит, терапия должна подбираться с учетом всех этих обстоятельств и общего состояния больного, она не должна провоцировать скачки давления или иначе усугублять существующие проблемы», — заключил Руденко.
Врачи рассказали, что поможет восстановить память после COVID-19
МОСКВА, 10 окт — ПРАЙМ. У переболевших коронавирусом часто встречаются проблемы с памятью. Когнитивные нарушения способны сохраняться до полугода, но возможно полное восстановление, которому могут содействовать прием витаминов, разгадывание кроссвордов, запоминание стихов и решение математических задач, считают опрошенные РИА Новости врачи Роспотребнадзора.
Инфекционист рассказал, когда коронавирус особенно опасен
«На нарушения памяти во время и после перенесенной коронавирусной инфекции пациенты жалуются часто.
Врачи чаще говорят о так называемых когнитивных нарушениях, к которым относят не только нарушения памяти, но и снижение способности анализировать информацию, делать выводы, формулировать фразы и осуществлять различные обдуманные действия», — отметила замдиректора по клинической работе ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора, доктор медицинских наук Татьяна Руженцова.
По ее словам, степень выраженности нарушений зависит от изменений, которые были у человека до инфекции, и от того, насколько тяжело он перенес COVID-19. Причем трудности с запоминанием встречаются и у тех пациентов, которые перенесли болезнь в легкой форме. Она подчеркнула, что вакцинация существенно снижает степень тяжести течения и уменьшает все проявления, включая нарушения памяти.
При этом, как заявила младший научный сотрудник клинического отдела ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора, врач-терапевт Дарья Хавкина, полное восстановление памяти после COVID-19 возможно. Правда, оно может происходить в течение различного периода времени — в зависимости от выраженности нарушений и корректирующей терапии.
«Чаще восстановительный период занимает 1,5-2 месяца после выздоровления. Однако у некоторых пациентов снижение памяти сохраняется до полугода и дольше», — отметила Хавкина.
Для восстановления памяти применяются различные лекарственные препараты и витамины. Например, на нервную систему наиболее выраженное влияние оказывают витамины группы В. А кроме того, на восстановление когнитивных функций благотворно влияют тренировки: разгадывание кроссвордов, запоминание стихов и других текстов, решение математических задач.
COVID-19 угрожает интеллекту: как вернуть прежнюю умственную активность после коронавируса?
У тех, кто перенёс новую коронавирусную инфекцию, может снижаться уровень интеллекта – к такому выводу пришла группа учёных из Имперского колледжа Лондона, Кембриджского и Чикагского университетов. Эта информация повергла в шок многих и поначалу заставила усомниться: возможно, кто-то просто неверно перевёл и трактовал оригинал этого исследования, опубликованного в медицинском журнале The Lancet? Но специалисты, с которыми пообщалась «Облгазета», пояснили, что коронавирус действительно влияет на уровень интеллекта человека, и рассказали, кому следует быть особенно внимательным к своему здоровью и как восстановить умственные способности после COVID-19.
Под угрозой все
В исследовании британских учёных приняли участие более 80 тысяч человек как переболевших, так и не переболевших коронавирусом, в основном – жители Великобритании. В итоге тестирование в виде выполнения разных задач на планирование, рассуждение, концентрацию внимания и тренировку памяти показало, что люди, перенёсшие COVID-19 в тяжёлой форме, уступали по умственным способностям 65 процентам тех, кто не болел коронавирусом. У тех же, кто перенёс COVID-19 в лёгкой и средней формах, мыслительные способности снизились в меньшей степени.
Казалось бы, как коронавирус, многие симптомы которого, по сути, похожи на обычное ОРВИ, может влиять на умственные способности человека? Но многочисленные наблюдения позволили учёным прийти к выводу, что COVID-19 проникает в нервную систему.
– В прошлом году, да и сейчас тоже, у многих заболевших коронавирусом пропадало обоняние и нарушался вкус, то есть страдал обонятельный нерв, – поясняет «Облгазете» доктор медицинских наук, профессор кафедры нервных болезней и медицинской генетики Уральского государственного медицинского университета (УГМУ) Марина Нестерова.
– А обонятельный нерв имеет самое непосредственное отношение к головному мозгу. Вирус проникает в центральную нервную систему через черепные нервы и вызывает нарушение обмена веществ. Это приводит к негативным изменениям в лобных долях мозга, отвечающих за наши когнитивные функции: память, восприятие, речь, интеллект, способность к распознаванию, анализу и усвоению информации. В итоге от 30 до 80 процентов пациентов, которые перенесли COVID-19, имеют те или иные проявления дисфункции нервной системы, и прежде всего – центральной, к которой относится головной мозг.
Выходит, те, кто радовались, что кроме потери обоняния у них больше не было никаких проявлений коронавируса, не так уж и легко отделались. Однако COVID-19 может повлиять на нервную систему и без удара по обонянию – как выяснилось, проблемы как с интеллектом, так и с другими когнитивными функциями могут возникнуть у любого переболевшего коронавирусом. А могут и не возникнуть — кому как повезёт. Но тяжесть протекания заболевания, возраст и сопутствующие недуги всё же играют свою роль.
– Если человек молодой и интеллектуально развит, то, как правило, его умственные способности после коронавируса не страдают или же это происходит в почти незаметной форме, – комментирует «Облгазете» невролог екатеринбургской ГКБ №14 Ульяна Попова. – Если же человек пожилой да к тому же перенёс коронавирус в тяжёлой форме, то у него могут быть более серьёзные последствия. Тем более что с возрастом у людей в принципе появляются проблемы с когнитивом. Я знаю несколько бабушек и дедушек, которые просто перестали узнавать родственников после того, как переболели ковидом.
Когда насторожиться?
Рассеянность, заторможенность, сложность в запоминании даже самой элементарной информации, забывчивость, невозможность выполнения дел, которые раньше были обыденными – всё это признаки того, что коронавирус-таки повлиял на ваш мозг. Если же после болезни вы чувствуете себя полностью восстановленным, это хорошо, но специалисты предупреждают, что радоваться рано.
– Негативные последствия для здоровья могут проявиться в течение шести месяцев после COVID-19 – это тот временной промежуток, когда нужно быть особенно внимательным к своему самочувствию, — считает Марина Нестерова. – Это касается как забывчивости и слабости, так и того же тромбоза – коронавирус поражает и нерв, и сосудистую стенку. Кажется, что человек выздоровел, но скрыто от него самого может идти процесс разрушения в организме. Поэтому постковидный период не менее опасен, чем время протекания самой болезни.
Однако паниковать и сразу готовиться к худшему не стоит: специалисты отмечают, что чаще всего последствия после коронавируса носят временный эффект и в течение полугода организм человека и его когнитивные функции восстанавливаются.
– Если восстановления не происходит, то это связано с развитием заболеваний нервной системы, которые были скрыты и протекали незаметно, а ковид способствовал их яркому проявлению, – поясняет Марина Нестерова. – Это, например, болезни Альцгеймера, Паркинсона.
Решение есть
Изменения в умственных способностях и особенностях поведения переболевших коронавирусом, как правило, замечают близкие – сам человек, особенно пожилой, может и не понять, что с ним что-то не то.
– Неприятные последствия могут быть в разной форме и в большинстве случаев они проходят самостоятельно, но всё же лучше обратиться к неврологу или терапевту: не стоит заниматься самолечением, – рекомендует невролог Ульяна Попова. – Если это лёгкая заторможенность, рассеянность, то врач назначит какой-то ноотропный препарат (лекарственное средство, повышающее стойкость центральной нервной системы и улучшающее умственную деятельность, память.
— Прим. ред.). При грубых нарушениях когнитивных функций могут понадобиться дополнительные методы диагностики и более специфичная терапия вплоть до госпитализации.
Однако при незначительном влиянии коронавируса на умственные способности можно помочь себе быстрее восстановиться дополнительно к назначенному лечению. По словам Ульяны Поповой, может помочь обычное чтение книг и их пересказ, заучивание стихов – всё, что тренирует память. Найдите время для прослушивания классической музыки, для своего хобби. Главное – больше контактировать с окружающими: социально ограниченные люди восстанавливаются медленнее.
Тем не менее профессор УГМУ Марина Нестерова уверена: даже несмотря на успешное восстановление после COVID-19, всем переболевшим нужна углублённая диспансеризация (см. «ОГ» №111 от 24.06.2021). В некоторых медицинских учреждениях Свердловской области она уже идёт, например, в екатеринбургской городской больницы №2. Однако многие больницы региона сейчас всё же больше сосредоточены на лечении ковидных больных.
Источник: Областная газета
Как восстановить память после COVID-19: витамины, кроссворды, иностранный язык
Врачи Роспотребнадзора дали рекомендации по восстановлению памяти после COVID-19. Полное восстановление зависит о степени нарушения и корректирующей терапии. Так что надо делать?
Жалобы на проблемы с памятью после перенесенного коронавируса подтверждают все медики. Степень проявления нарушений зависит от состояния памяти до самой болезни и от тяжести ее течения. Хотя, по словам врачей, сложности с запоминанием могут быть даже у тех, кто переболел легкой формой коронавируса.
Восстановительный период после перенесенного COVID-19 чаще всего занимает 1,5–2 месяца после выздоровления. Но бывают случаи, когда снижение памяти наблюдается до полугода и более.
По словам заместителя директора по клинической работе ФБУН МНИИЭМ имени Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора, доктора медицинских наук Татьяны Руженцовой, врачи чаще говорят о так называемых когнитивных нарушениях, к которым относят не только нарушение памяти, но и снижение восприятия, мышления, способности формулировать фразы, анализировать информацию, делать выводы и осуществлять различные обдуманные действия.
Причем, все эти функции зависят друг от друга и расстройство одной из них влечет за собой ухудшение остальных. На это надо всегда обращать особое внимание.
Универсальной схемы по восстановлению памяти — нет, у каждого человека свои предрасположенности, сопутствующий «букет» заболеваний, и поэтому надо обязательно следовать рекомендациям терапевта и невропатолога.
В числе первых, и доступных абсолютно всем, рекомендаций, наряду с медикаментозными вариантами лечения, врачи советуют:
— принимать витамины, БАДы (предварительно проконсультировавшись с врачом).
— Ежедневно решать кроссворды, ребусы, математические задачи и головоломки; складывать пазлы; играть в шахматы или нарды. Интеллектуальные игры активизируют работу мозга, тренируя память и внимание. Не менее важно выполнять упражнения на запоминание и скорость реакции – здесь в помощь всевозможные интернет-игры «Найди отличия».
— Учить наизусть стихи и декламировать их в слух.
— Изучать любой иностранный язык. Если в вашем словарном запасе уже есть несколько, то практикуйтесь в них, как можно чаще, и начните изучать новый. Ежедневное запоминание 5-7 слов, по мнению специалистов, вполне достаточно.
— По вечерам вспоминать основные события дня. Старайтесь восстановить образы людей с их мимикой и жестами, места встреч, отрывки диалогов, каждый телефонный звонок и блюда, из которых сегодня состоял ваш рацион.
— Заведите дневник, который также поможет вспомнить и зафиксировать события прошедшего дня. В этом же плане рекомендуется «разбор» кино, спектаклей и прочитанной книги. Все это не только хорошо тренирует память, но и развивает речь, обогащает словарный запас.
— Отличный вариант — стать амбидекстром, то есть человеком, который одинаково владеет обеими руками. У таких людей оба полушария развиваются примерно одинаково. Причем такое свойство может быть как врожденным, так и приобретенным. Чтобы не допустить ухудшения концентрации и ухудшения памяти, иногда заставляйте себя писать, рисовать или держать столовые приборы не той рукой, которой вы привыкли это делать.
Серые клеточки начнут работать в непривычном режиме, а значит «проснутся» дополнительные внутренние резервы.
— Вести здоровый образ жизни. Занятия спортом, свежий воздух и хороший сон — важные факторы, без которых в принципе невозможно нормальное функционирование памяти. Ежедневное проветривание комнат, прогулки на воздухе насытят кровь необходимым кислородом, а физические нагрузки улучшат тонус сосудов и активизируют мозговое кровообращение.
— Перестроить рацион питания: исключить из меню вредные жирные, жареные, копченые и сладкие вкусняшки, переключиться на орехи, яйца, твердые сыры, жирные сорта рыб, фрукты и овощи.
Все это элементарные советы помогут существенно ускорить восстановление памяти и когнитивных функций после COVID-19.
pixabay.comПоследствия коронавируса касаются не только сложностей с запоминанием, но другими негативными моментами в организме. В августе этого года директор Центра имени Н.Ф. Гамалеи Александр Гинцбург обратил внимание на то, что коронавирус в 70 процентах случаев не проходит бесследно.
У многих переболевших наблюдаются серьезные осложнения, которые иногда приводят к необходимости длительного восстановительного периода или даже к инвалидности. В начале октября, врачи заявили о токсическом поражении печени у некоторых пациентов с COVID-19, объяснив это применением лекарственных препаратов.
Медики напоминают, что степень тяжести заболевания и его последствий для здоровья значительно снижается после вакцинации, которая масштабно ведется в России с начала этого года. В стране зарегистрировано пять вакцин от коронавируса: «Спутник V», ставший первой в России и мире вакциной от COVID-19, а также «ЭпиВакКорона», «Спутник Лайт», «КовиВак» и «ЭпиВакКорона-Н».
ЧС-ИНФО напоминает, что вся актуальная информация по ситуации с коронавирусом доступна на сайтах стопкоронавирус.рф и доступвсем.рф, а также по хештегу #МыВместе. Телефон горячей линии по вопросам COVID-19: 8 (800) 20-00-112.
как восстановить память после ковида
Новая коронавирусная инфекция чревата осложнениями: даже те, кто ранее не жаловались на проблемы со здоровьем, описывают появление различных симптомов после перенесенного заболевания — от одышки и выпадения волос и зубов до панических атак, потери памяти и нарушения сна.
Терапевт Елена Черненко эксклюзивно для 5-tv.ru рассказала об особенностях реабилитации когнитивных функций после коронавирусной инфекции в зависимости от возраста пациентов и привела упражнения для восстановления памяти.
Почему возникают постковидные проблемы с памятью, или, как их еще называют медики, когнитивные нарушения?
Первая и основная причина — снижение уровня кислорода. В группу риска попадают те, у кого было большое поражение легких, и кислород — сатурация крови — падала ниже 95%. У таких пациентов когнитивные нарушения выражаются в нарушениях сна и памяти, прежде всего, кратковременной. Обычно переболевшие начинают жаловаться на то, что стали медленнее соображать и хуже запоминать.
Вторая причина — проникновение вируса в головной мозг и связанные с этим различные процессы, которые еще до конца не изучены медиками. Тем не менее специалисты утверждают, что новый вирус оставляет свой след. Насколько он будет глубоким и разрушительным — зависит от возраста человека.
«Как правило, в молодом возрасте это не опасно, и здоровье достаточно быстро восстанавливается. Однако, чем старше возраст, тем медленнее будет идти восстановление когнитивных функций», — пояснила врач.
По мнению эксперта, никакие лекарства в таком случае не возымеют должного эффекта, самый лучший выход из сложившейся ситуации — тренировка памяти.
Советы
- Если вы никогда не занимались разгадыванием кроссвордов — самое время начинать;
- Если являетесь давним любителем сверять слова по вертикали и горизонтали — освойте новый вид кроссвордов;
- Переложите привычные вещи с одного места на другое, чтобы мозг тренировался и запоминал, где они теперь находятся;
- Изучайте и используйте новые языки, старайтесь запоминать иностранные слова.
Эти и другие виды тренировки памяти — сейчас их очень много, в том числе в приложениях на смартфонах — можно использовать для того, чтобы побыстрее восстановить мыслительные функции.
«Следите за своим сном, за артериальным давлением и за уровнем холестерина — это также поможет сохранить вашу память и необходимые функции», — добавила врач-терапевт Елена Черненко.
Чтобы быть в трезвом уме и в доброй памяти, старайтесь не переживать: в течение нескольких месяцев, максимум — год, все функции обычно восстанавливаются. Дело в том, что наш мозг обладает самой высокой пластичностью и поэтому быстрее всего восстанавливает свои функции. Вам нужно лишь помочь ему, тренируя память. Не откладывайте, займитесь собственным здоровьем, и результат не заставит себя ждать.
Ранее 5-tv.ru рассказывал, что делать, если «склероз» замучил и как определить у себя и близких начало деградации функции памяти, а также отсрочить разрушительные заболевания головного мозга.
Как эффективно восстановить ослабевающую память
Память – ежедневно используемый инструмент, хорошее состояние которого значительно упрощает жизнь. В панике не теряются вещи, которые лежат под рукой, не предаются забвению важные события, на которые мы обещались дойти, машина не исчезает в дебрях парковки, а все яркие события остаются в памяти с теми же красками, что были вначале.
Если вам кажется, что ваша возможность помнить и запоминать безнадежно утеряна, попробуйте сначала ввести в свою жизнь несколько новых привычек, а затем и техник для улучшения ситуации.
Тренировка мышц
Физическая активность увеличивает приток крови ко всему телу, включая мозг. Это может помочь сохранить ясность вашей памяти. И это не просто легкие прогулки в парке, кровь должна заиграть посильнее. Поставьте себе норму в 2,5 часа в неделю по активным упражнениям или например бегу. Пресловутые советы проветрить голову действительно помогают в долгосрочной перспективе.
Тренировка извилин
Память тренируется не только принуждением к запоминанию, но и общим развитием активной работы мозга. Давно не решали кроссворды и судоку – самое время обзавестись старомодным журнальчиком. Или скачать вполне современное приложение на телефон. Если хотите разделить с кем-то свой путь к лучшей памяти, предложите друзьям организовать клуб по шахматам или шашкам. А то и вовсе присоединитесь к клубу любителей в соседнем парке.
Еда и сон
Хорошее питание и достаточное количество сна важны не меньше. Запомните цифры от 7 до 9 для количества часов отдыха ночью, их объявляют постоянно, но склонность ими пренебрегать остается. Для повышения работоспособности и продуктивности важна здоровая диета, богатая цельнозерновыми продуктами, рыбой и бобовыми. Дополнить это все стоит свежими овощами и фруктами. К кофейным напиткам выбирайте темный шоколад, а лучше и вовсе перейти на зеленый чай и орехи. И конечно, помните, что алкоголь разрушает вашу способность ясно мыслить и долго помнить.
Unsplash
Контакт с организмом и с окружающими
Жалуясь на плохую память, сначала спросите себя, насколько внимательно и чутко вы относитесь к своему организму. Если вы успели нажить хронических заболеваний (которые нуждаются в серьезных медикаментозных лечениях), не удивляйтесь, что мозг мстит вам за безрассудства. Подружитесь с обследованием и врачами, чтобы вернуть себе былую бодрость. И не забывайте про внешний социум – закрытый образ жизни и изоляция также способствуют ухудшению свойств памяти.
А теперь запоминайте
Непосредственно сама тренировка памяти пройдет намного лучше, если все вводные соблюдены. Постарайтесь развивать свои способности к запоминанию сразу в нескольких направлениях, чтобы ваш мозг параллельно решал несколько когнитивных задач.
- Начните записывать ключевые фразы, необходимые числа и номера.
- Акцентируйте внимание на подробностях в процессе запоминания.
- Перечитывайте свои записи на досуге и визуализируйте их (можно переносить текст в рисунок и обратно).
- Начните изучать что-то совершенно для вас новое, что погрузит вас в строгий режим расписания, домашних заданий, тестов и всего, что оставалось далеко в прошлом.
- Выберите музыкальный инструмент, который всегда хотели освоить, или запишитесь на вокальные занятия.
- Начните готовить и параллельно пробуйте разные новые блюда, чтобы дать толчок вашим вкусовым рецепторам.
- Тренируйте мелкую моторику, ваши руки тоже имеют свойство забывать простые вещи.
Вероятно, вам также будет интересно:
Как восполнить дефицит солнца
Витамины для повышения иммунитета
Как повысить продуктивность
ученых, возможно, нашли способ восстановить функцию памяти у пациентов с болезнью Альцгеймера
Болезнь Альцгеймера — это очень опасное заболевание, от которого, по данным Ассоциации Альцгеймера, в 2018 году только в США пострадало более 5,7 миллиона человек. Болезнь наносит серьезный ущерб. мозг, а когда дело доходит до лечения, хороших новостей мало.
Эпигенетика спешит на помощь
Теперь команда ученых из Университета Буффало раскрыла новый обнадеживающий подход к болезни Альцгеймера, который может даже в конечном итоге сделать возможным обратить вспять потерю памяти.
Такой подход называется эпигенетикой.
Эпигенетика заключается в внесении наследственных изменений в экспрессию генов, которые не связаны с изменениями лежащей в основе последовательности ДНК. Этот метод может быть реализован, если сосредоточить внимание на изменениях генов, вызванных влиянием, отличным от последовательностей ДНК.
Исследование проводилось на мышах, несущих генные мутации семейной болезни Альцгеймера.
«В этой статье мы не только определили эпигенетические факторы, которые способствуют потере памяти, мы также нашли способы временно обратить их вспять на животной модели болезни Альцгеймера», — сказал старший автор Чжэнь Янь, доктор философии, заслуженный профессор SUNY. на кафедре физиологии и биофизики в Школе медицины и биомедицинских наук Джейкобса в UB.
Болезнь Альцгеймера вызывается изменениями экспрессии генов, которые происходят в более позднем возрасте, но мало что известно о том, как они происходят. Теперь эта группа исследователей определила возможную ключевую причину ужасного когнитивного спада.
Оказывается, рецепторы глутамата, необходимые для обучения и кратковременной памяти, теряются во время этих изменений.
«Мы обнаружили, что при болезни Альцгеймера многие субъединицы рецепторов глутамата в лобной коре головного мозга подавляются, нарушая возбуждающие сигналы, что ухудшает рабочую память», — сказал Ян.
Эта разрушительная потеря рецепторов глутамата является результатом эпигенетического процесса, известного как репрессивная модификация гистонов. Этот процесс очень высок у пациентов с болезнью Альцгеймера.
«Эта связанная с AD аномальная модификация гистонов — это то, что подавляет экспрессию генов, уменьшая глутаматные рецепторы, что приводит к потере синаптической функции и дефициту памяти», — сказал Ян.
Новые потенциальные мишени для лекарств
Теперь этот подход может привести к появлению новых и более эффективных мишеней для лекарств.
«Наше исследование не только выявляет корреляцию между эпигенетическими изменениями и БА, мы также обнаружили, что можем исправить когнитивную дисфункцию, воздействуя на эпигенетические ферменты для восстановления рецепторов глутамата», — пояснил Ян.
Кроме того, Ян подчеркнул важность применения эпигенетического процесса ко всем заболеваниям головного мозга, потому что этот тип подхода контролирует не только один, но и множество генов, и эти типы нарушений часто являются полигенетическими заболеваниями.
«Эпигенетический подход может исправить сеть генов, которые в совокупности восстановят клетки до их нормального состояния и восстановят сложную функцию мозга», — сказал Ян.Поговорим о индивидуальном решении!
Исследование было опубликовано в журнале Brain .
Как стереть память — и восстановить ее
Исследователи из Калифорнийского университета в Школе медицины Сан-Диего стерли и повторно активировали воспоминания у крыс, существенно изменив реакцию животных на прошлые события.
Исследование, опубликованное 1 июня в расширенном онлайн-выпуске журнала Nature , впервые продемонстрировало способность выборочно удалять воспоминания и предсказуемо реактивировать их, стимулируя нервы в головном мозге на частотах, которые, как известно, ослабляют и усиливают связи между нервными клетками, называемые синапсами.
«Мы можем сформировать воспоминание, стереть это воспоминание и активировать его по желанию, применив стимул, который выборочно усиливает или ослабляет синаптические связи», — сказал старший автор Роберто Малинов, доктор медицины, доктор философии, профессор кафедры неврологии и психологии. секция нейробиологии Отделения биологических наук.
Ученые оптически стимулировали группу нервов в мозгу крысы, которые были генетически модифицированы, чтобы сделать их чувствительными к свету, и одновременно поразили ногу животного электрическим током.Вскоре крысы научились связывать стимуляцию зрительного нерва с болью и проявляли страх при стимуляции этих нервов.
Анализы показали химические изменения в оптически стимулированных нервных синапсах, свидетельствующие об усилении синапсов.
На следующем этапе эксперимента группа исследователей продемонстрировала способность ослаблять эту схему, стимулируя те же нервы с помощью стирающей память низкочастотной последовательности оптических импульсов.
Впоследствии эти крысы больше не реагировали на исходную нервную стимуляцию страхом, предполагая, что память, связанная с болью, была стерта.
Это, возможно, самое поразительное открытие исследования: ученые обнаружили, что они могут повторно активировать утраченную память, повторно стимулируя те же нервы с помощью формирующей память высокочастотной последовательности оптических импульсов. Эти повторно кондиционированные крысы снова ответили на исходную стимуляцию страхом, даже если им не подвергали повторный электрошок.
«Мы можем вызвать у животного страх, а затем избавиться от него, а затем снова испытать страх, стимулируя нервы на частотах, которые усиливают или ослабляют синапсы», — сказал Садех Набави, постдокторский исследователь лаборатории Малинов и руководитель исследования. автор.
Что касается потенциальных клинических применений, Малинов, возглавляющий кафедру Shiley Endowed в исследовании болезни Альцгеймера в честь доктора Леона Тала, отметил, что бета-амилоидный пептид, который накапливается в мозгу людей с болезнью Альцгеймера, ослабляет синаптические связи в значительной степени так же, как низкочастотная стимуляция стирала воспоминания у крыс.
«Поскольку наша работа показывает, что мы можем обратить вспять процессы, ослабляющие синапсы, мы потенциально можем противодействовать некоторым эффектам бета-амилоида у пациентов с болезнью Альцгеймера», — сказал он.
Соавторы включают Рокки Фокса и Кристофа Пру, Департамент нейронаук UCSD; и Джон Лин и Роджер Цзянь, отделение фармакологии UCSD.
Это исследование частично финансировалось Национальными институтами здравоохранения (гранты MH049159 и NS27177) и Фондом лечения болезни Альцгеймера.
# #
Контактное лицо для СМИ: Скотт ЛаФи, 619-543-6163, [email protected]
Методы и устройства для восстановления познания
Аннотация
Исполнительное планирование, способность направлять и поддерживать внимание, язык и несколько типов памяти могут быть скомпрометирован такими состояниями, как инсульт, черепно-мозговая травма, рак, аутизм, церебральный паралич и болезнь Альцгеймера.В настоящее время нет медицинских устройств, которые помогли бы восстановить эти когнитивные функции.
Недавние открытия нейрофизиологии этих состояний у людей в сочетании с прогрессом в разработке устройств для лечения рефрактерных неврологических состояний подразумевают, что пришло время рассмотреть дизайн и оценку нового класса устройств. Как и их нейромоторные аналоги, нейрокогнитивные протезы могут воспринимать или модулировать нервную функцию неинвазивным способом или с помощью имплантированных электродов.Чтобы нарисовать видение будущего развития устройства, важно сначала рассмотреть, что может быть достигнуто с помощью поведенческих и внешних модуляционных методов. В то время как неинвазивные подходы могут усилить остающиеся неизменными когнитивные способности пациента, нейрокогнитивные протезы, состоящие из прямых интерфейсов мозг-компьютер, теоретически могут физически воссоздать и увеличить сам субстрат познания.
Ключевые слова: Мозг-компьютер, Мозг-машина, нейропротез, протез, нейрокогнитив, память, познание, имплант, электрод, человек
1.
Введение Ряд медицинских устройств для восстановления или улучшения функций человека становится доступным благодаря быстрым инженерным и биомедицинским достижениям в новой области нейротехнологии. Кохлеарные имплантаты вернули слух тысячам людей, а устройства для восстановления зрения и движения быстро развиваются. Сенсорные устройства вводят сигналы в нервную систему, в то время как двигательные протезы извлекают сигналы из нервной системы и отправляют их на управляющие устройства, такие как роботизированные руки или стимуляторы, чтобы повторно активировать парализованные мышцы [136].Другие типы нейротехнологических устройств улучшают здоровье, модулируя уже существующие системы: например, глубокие стимуляторы мозга доставляют целевую электрическую стимуляцию в базальные ганглии, чтобы облегчить симптомы болезни Паркинсона. Разрабатываемые неинвазивные методы включают транскраниальную магнитную стимуляцию или стимуляцию постоянного тока и биологическую обратную связь, обеспечиваемую количественной электроэнцефалографией (ЭЭГ) или функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ).
Медицинские устройства стремятся восстановить утраченные функции и усилить оставшиеся нетронутые аспекты физиологии пациента.Стимуляторы глубоких отделов головного мозга, по-видимому, освобождают неповрежденную систему произвольного управления моторикой от аберрантной активности одного или нескольких ядер базальных ганглиев у пациентов с болезнью Паркинсона или дистонией, тогда как кохлеарные имплантаты обходят дисфункциональный кортиевый орган, чтобы активировать интактный вестибулокохлеарный нерв и восстановить прослушивание. Основная область, не затрагиваемая этими устройствами, — это область более высоких когнитивных функций, таких как память, язык и исполнительное планирование, все из которых могут быть нарушены при широком спектре неврологических заболеваний.
Когнитивная функция может быть улучшена за счет использования как неинвазивных методов, так и инвазивных медицинских устройств. Неинвазивные методы варьируются от поведенческих методов или вспомогательного программного обеспечения, которые предоставляют новые стратегии восстановления памяти и планирования, до электромагнитной стимуляции и биологической обратной связи, которые модулируют активность в мозгу пациента в рамках программы реабилитации. В то время как неинвазивные подходы могут улучшить познавательную способность за счет усиления сохраненных навыков или реорганизации активности неповрежденного мозга, имплантируемые медицинские устройства, которые способны записывать и стимулировать ансамбли нейронов, теоретически могут физически восстановить субстрат познания.Хотя фармакотерапия не будет в центре внимания этого обзора, она будет затронута в контексте имплантируемых микрофлюидных систем.
Центральная предпосылка прямых интерфейсов мозг-компьютер заключается в том, что утраченная функция может быть восстановлена путем искусственного воссоздания или обхода нервного субстрата, утраченного в результате болезни или травмы. Успешная реализация такой стратегии будет отмечена возвращением к исходной функции, что измеряется как стандартизированными нейропсихологическими тестами, повседневной деятельностью, так и субъективной оценкой человеком своей независимой функции.Такие системы в идеале должны быть прозрачными и простыми в использовании.
Тем не менее, чтобы продолжить клинические испытания таких устройств, важно определить, чего можно достичь с помощью различных неинвазивных средств. Чтобы принять риск любого инвазивного вмешательства, пациенты и врачи должны понимать, какие существуют альтернативы, если таковые имеются. Таким образом, эта статья начнется с обзора поведенческих и вспомогательных устройств, направленных на помощь пациентам с когнитивными нарушениями, и перейдем к подходам, которые все чаще пытаются физически модулировать или взаимодействовать с мозгом пациента для улучшения функции.
2. Поведенческие приемы
2.1. Вспомогательные устройства
Простые и недорогие средства, такие как книга памяти или бумажник, содержащие изображения знакомых мест или людей, могут помочь пациентам с нарушенной эпизодической памятью лучше ориентироваться в разговорах и повседневной деятельности [16,119]. Мобильные телефоны и пейджеры можно настроить для активного напоминания пациентам о задачах [165,173].
Стандартные системы (например, КПК) можно модифицировать для улучшения доступа и удобства использования для людей с когнитивными нарушениями путем создания линейного потока использования, повышения устойчивости системы к ошибкам пользователей и постоянного повторения элементов, с которыми пользователям требуется помощь. [150].
Когнитивное ортопедическое программное обеспечение может способствовать приобретению навыков и самостоятельному решению повседневных задач [13,36]. Эти системы могут быть настроены с учетом потребностей и целей реабилитации конкретного пациента. Было обнаружено, что экспертные системы, включающие мобильные телефоны и карманные компьютеры, связанные по радио с центральными рабочими станциями через Интернет, помогают напоминать пациентам с черепно-мозговой травмой, инсультом и слабоумием о необходимости выполнения определенных задач, таких как прием лекарств или вызов родственника [128 ].Карманный компьютер может буквально помочь пациенту выполнить задачу: он может предупредить его, что пора позвонить сестре, а затем либо предоставить номер телефона и дождаться подтверждения выполнения задачи, либо дать пациенту возможность отложить выполнение задачи. задача и дальнейшие действия позже [88,128]. Пациентам с травмами головного мозга могут быть полезны как носимые компьютеры, которые способствуют взаимодействию с окружающей средой [46], так и компьютерные дневники со слуховыми сигналами и связанными записями [174]. Носимые камеры и микрофоны, которые постоянно записывают и контролируют окружающую среду человека, в сочетании с датчиками, размещенными по всему дому, которые затем используются в алгоритмах распознавания образов, чтобы предупредить человека о выполнении определенных задач, находятся в стадии разработки [42,43,51].Предварительные полевые испытания этих систем показывают, что остаются серьезные проблемы: как и в случае с трудоспособными людьми, пациенты не хотят, чтобы в их личную жизнь вторгались камеры, и опасаются размещенных на видном месте датчиков; они не хотят просыпаться от сна, чтобы принять лекарство в определенное время [51]. Чтобы компенсировать дефицит у пациента, компьютерные вспомогательные средства памяти должны адаптироваться к индивидуальным особенностям человека и учитывать мнения нескольких членов семьи и лиц, оказывающих медицинскую помощь.
Фундаментальной задачей для автоматизированных средств запоминания является разработка метода, с помощью которого компьютеры могли бы распознать правильную ситуацию, когда должно сработать конкретное напоминание.
Компьютеризированные вспомогательные средства для запоминания оказались полезными для простых задач напоминания, но не соответствуют постоянному руководству, которое требуется пациентам с тяжелыми когнитивными нарушениями, чтобы стать независимыми. Другой подход — тренировать самого пациента с целью улучшения познания и памяти. Теоретически такие подходы к когнитивной тренировке могут помочь пациенту во всех аспектах повседневной жизни.
2.2. Виртуальная реальность (VR)
VR способствует обучению у людей с нарушениями памяти; более того, это обучение, по-видимому, переносится на улучшенную реальную производительность [19,96,178].Виртуальные миры, основанные на собственном доме пациента, позволяют безопасно заниматься повседневными делами и запоминать расположение предметов [34,78].
Подобно тому, как инструменты виртуальной реальности могут использоваться научными группами для управления данными для сбора и управления сложными данными [100], аннотированный дисплей может быть адаптирован для помощи людям с нарушением памяти. Учитывая, что обогащенная среда увеличивает производство новых нейронов у грызунов, выработку серого вещества и ремиелинизацию в белом веществе [86], простой акт, позволяющий пациентам перемещаться по сложным мирам виртуальной реальности, может дать клинические преимущества.
2.3. Когнитивная тренировка
Был разработан ряд методов поведенческой тренировки, чтобы помочь ослабленным пациентам за счет задействования оставшихся неповрежденных когнитивных структур. Исследования на животных показали, что опыт может оказывать долгосрочное влияние на пластичность и морфологию мозга, следовательно, методы тренировки могут также вызвать благоприятные изменения в человеческом мозге [18]. Подходы различаются по сложности от использования простых мнемонических средств до сложных тренировочных режимов, предназначенных для реорганизации корковых представлений.
В эпидемиологических исследованиях на людях был изучен широкий ряд факторов, которые были предложены для снижения когнитивного снижения, связанного с возрастом, включая формальное и неформальное образование, досуг, интеллектуальную активность, физическую подготовку и опыт в различных областях навыков, таких как музыка, компьютерные игры, языковой перевод или медитация [75]. Компьютерные игры, по-видимому, улучшают определенные аспекты зрительного внимания, такие как пространственное разрешение и количество отслеживаемых объектов, что, в свою очередь, может улучшить зрительную память [48].Возможно, лучшими общепринятыми методами улучшения когнитивных способностей являются здоровое питание и физические упражнения; несколько эпидемиологических исследований выявили значительную корреляцию между физическими упражнениями и когнитивными способностями [27,124]. Простые процедурные изменения в способах обучения людей обучению могут иметь драматические последствия: тестирование поиска, а не просто изучение заданий, может значительно улучшить удержание [70]. Здесь мы определим и рассмотрим применение мнемонических техник, безошибочного обучения, интервального поиска, исчезающих сигналов и техники, названной обучением на основе пластичности.
Мнемонические стратегии варьируются от вербальных приемов, таких как словесные передачи, акронимы или стихи, до пространственных приемов, таких как образы и «метод локусов». В методе локусов факт или воспоминание связаны с конкретным местом в реальной или воображаемой среде, так что мысленно проходя через это пространство и посещая определенные места, человек может последовательно вызывать воспоминания, «хранящиеся» там. Было показано, что метод локусов полезен для взрослых и детей с нарушениями памяти и другими когнитивными нарушениями [11,85].Люди, которые исключительно хорошо запоминают, часто используют методы мнемоники для организации, запоминания и припоминания большого количества визуальных и вербальных воспоминаний, которые не имеют пространственной организации a priori , с использованием областей мозга, как показывает фМРТ, связанных с пространственной навигацией и памятью ( правый мозжечок, левая медиальная верхняя теменная извилина, двусторонняя ретросплениальная кора, правый задний гиппокамп) [85]. В дополнение к мнемонике пространственного положения, предварительные данные свидетельствуют о том, что музыкальная мнемоника (просто включение мелодии или ритма в слова, которые нужно запомнить) может улучшить память [159].
Безошибочное обучение включает в себя методику, при которой пациентам показывают как вопрос, так и ответ на него во время обучения, таким образом обеспечивая участникам постоянную положительную обратную связь по мере того, как им дается правильный ответ. В то время как метаобзор различных методов у пациентов с амнезией показал, что безошибочное обучение дает наибольший эффект [73], небольшое когортное исследование пожилых людей с ранней стадией деменции показало, что семантическое обучение с большими усилиями было более эффективным [30]. Включение безошибочного обучения и интервального извлечения, при котором вновь полученная информация вызывается через все более длительные интервалы или с большим количеством промежуточных элементов, было наиболее эффективным для пациентов с болезнью Альцгеймера [47].В лучшем случае имеющиеся данные свидетельствуют о том, что эти подходы оказывают умеренное влияние на внимание и память, подобно испытаниям препаратов, улучшающих когнитивные функции, таких как ингибиторы ацетилхолинэстеразы (например, донепезил) [47].
Пациенты с серьезным нарушением эпизодической памяти из-за энцефалита и других состояний могут получить новые навыки, используя оставшуюся неповрежденную имплицитную память [45]. При обучении этих пациентов запоминанию пар слов можно использовать неявное обучение, систематически показывая все больше и больше букв слова, которое нужно запомнить (например,g. для слова «курсор», показывающего «c», затем «cu», затем «cur» и т. д.) с последующим удалением добавленных букв. Этот метод называется «исчезающими сигналами», и, хотя он, кажется, приносит пользу некоторым пациентам, мета-обзор показал, что он отсутствует [45,47]. У людей с черепно-мозговой травмой явные стратегии, такие как мнемоника и практика внимания, оказались наиболее эффективными в улучшении выполнения задачи Stroop-Color и памяти разряда [156, 162].
Подходы к когнитивному обучению страдают многочисленными недостатками, включая отсутствие статистической мощности из-за небольших групп участников, отсутствие долгосрочного последующего наблюдения и невозможность измерить влияние вмешательства на показатели качества повседневной жизни [23, 47].Другой распространенной критикой поведенческих методов для улучшения познания является то, что эффекты тренировки специфичны для используемых задач и плохо обобщаются для тех ситуаций, в которых человек с ограниченными возможностями должен ориентироваться в повседневной жизни [75]. Учитывая, что реальные навыки включают в себя множество когнитивных процессов, было предложено, чтобы обучающие вмешательства a priori включали несколько процессов (например, рассуждение, вербальную эпизодическую память, скорость обработки данных), а не сосредотачивались на одном.Два крупномасштабных рандомизированных исследования рассмотрели несколько из этих проблем и предоставили некоторые доказательства того, что когнитивная тренировка у хорошо функционирующих пожилых людей улучшала познавательные способности таким образом, который распространялся на повседневные задачи и сохранялся в течение 5 лет после вмешательства [7,172]. . Тренировка памяти включала обучение мнемоническим стратегиям (организация, визуализация, ассоциация) для запоминания словесного материала [172]. Обучение рассуждению включало в себя обучение методам поиска закономерностей в серии слов или букв, а затем определение следующего элемента в серии.Участники также тестировались на применение этих стратегий к повседневным проблемам (например, мнемоническая стратегия для вспоминания списка покупок; стратегия рассуждений для понимания расписания автобусов [172]). Улучшения, по-видимому, в целом положительно повлияли на повседневную функцию на точность вербальной памяти, самооценку того, насколько они независимы в повседневных задачах, таких как приготовление еды, а также на скорость и точность таких задач, как поиск номера в телефонной книге. и чтение дорожного знака [172].
Подход, называемый «обучение на основе пластичности», включает упражнения, в которых участники должны: (1) определить, идет ли частотно-модулированная развертка восходящей или нисходящей, (2) идентифицировать синтетически сгенерированный слог из пары, которую можно спутать (например.g., /ba/vs./da/), (3) сопоставление произнесенных сбивающих с толку согласных-гласных-согласных слов (например, летучая мышь, чан) из пространственной сетки, (4) восстановление последовательности коротких произнесенных слов, (5 ) реконструировать голосовые инструкции, перетаскивая значки на экране компьютера, и (6) отвечать на вопросы о коротких рассказах. Сложность упражнений возрастает, динамически соответствуя производительности участников. В небольшом исследовании детей с нарушением языкового обучения 1 месяц ежедневных тренировок был связан со значительным улучшением способности следовать сложным слуховым стимулам [154].В рандомизированном контролируемом исследовании пожилых людей 8–10 недель тренировок улучшили производительность при немедленном воспроизведении списка слов, копировании цифры, названии картинки, последовательном воспроизведении цифр и вспоминании цифры или истории [87, 120]. Однако, как и в случае с другими парадигмами когнитивного обучения, неясно, насколько обучение, основанное на пластичности, распространяется на реальную среду.
Методы обучения, такие как мнемонические средства, мотивационные техники для повышения внимания, адаптация к индивидуальным различиям в личности и уровне способностей, а также интеграция обучения с текущим медицинским уходом, помогают пациентам с нарушением памяти [157].Новые методы следует разрабатывать с пониманием того, что было показано как эффективный в целостных подходах к нейропсихологической реабилитации, и с пониманием нейрофизиологии синаптической пластичности [25,87]. И вспомогательные устройства, которые человек может носить с собой или которые встроены в датчики в доме, и методы обучения, от физических упражнений до мнемоники, обещают принести определенную пользу пациентам с когнитивными нарушениями. Тем не менее, даже если эти вспомогательные устройства и методы будут совершенствоваться, вероятно, будет существовать верхний предел степени, в которой они могут помочь пациентам преодолеть свои нарушения.Гипотетически попытки модулировать или восстановить сам субстрат познания могут принести более фундаментальную пользу. Следующие две части этого обзора посвящены неинвазивным и инвазивным подходам к изменению функции коры головного мозга с целью восстановления когнитивных способностей.
3. Неинвазивная модуляция
3.1. Зрительное увлечение
Устойчивые визуальные стимулы могут использоваться для исследования ответов ЭЭГ: недавняя работа по сравнению ЭЭГ и фМРТ участников, подвергшихся воздействию мерцающего света, показала, что метаболическая активность медиальной лобной коры головного мозга зависела от временной частоты визуального ввода, что подразумевает, что во время визуальной стимуляции , входная частота может использоваться для активации отдельных функциональных сетей [146].Действительно, использование зрительного мерцания для целенаправленного изменения активности коры головного мозга с целью улучшения памяти было явно протестировано [169, 170].
Альфа-ритм представляет собой колебание в диапазоне 8–12 Гц со средним пиком 10–11 Гц у здоровых взрослых. Пиковая альфа-частота (PAF) соответствует дискретной частоте с самой высокой оценкой мощности в альфа-диапазоне. Конкретная дискретная частота этого колебания, по-видимому, коррелирует с умственной работоспособностью в любом возрасте, хотя, как правило, самая медленная у детей и пожилых людей [2].Альфа-колебания связаны с функцией памяти: они снижаются в пожилом возрасте и при болезни Альцгеймера и могут быть восстановлены лекарствами от деменции. В исследовании 550 нормальных участников (в возрасте 11–70 лет) в базе данных Brain Resource International было обнаружено, что как результативность в тестах с обратным размахом цифр, так и в PAF значительно снижается с возрастом [123]. Для каждого увеличения дополнительной частоты альфа-пика на 1 Гц происходило соответствующее увеличение диапазона обратных цифр на 0,21 разряда, когда возраст оставался постоянным [123].Поскольку альфа-активность отражает производительность памяти, можно предположить, что усиление альфа-канала также может улучшить память.
Недавние исследования показывают, что, подвергая участников эксперимента свету, мерцающему с определенной частотой, можно улучшить эпизодическую память. Было обнаружено, что визуальное мерцание с частотой 9,5–11,0 Гц (с интервалом 0,5 Гц), отображаемое на короткое время перед представлением трехбуквенного слова, которое нужно запомнить после отвлекающего фактора, улучшает запоминание слов как у молодых людей, так и у пожилых [169, 170].В исследовании с участием 51 молодого взрослого участники распознали больше трехбуквенных слов, которые следовали за 0,5–1,5 с мерцанием 10,0 Гц во время обучения, по сравнению со словами, которые следовали за мерцанием 0, 8,7 и 11,7 Гц [170]. В исследовании 30 пожилых, когнитивно нормальных взрослых, мерцание на частотах, близких к 10,2 Гц, но не ниже 9,0 или выше 11,0 Гц, улучшило более позднее распознавание слов на этапе обучения [170]. Хотя было показано, что осциллирующие зрительные и слуховые стимулы увеличивают частотно-согласованные спектры мощности в ЭЭГ, механизм, с помощью которого мерцание улучшает эпизодическую память, неизвестен.Ритмическая активность ЭЭГ, индуцированная мерцанием, может служить сигналом усиления в повторяющихся кортикокортикальных или таламокортикальных петлях или может предрасполагать LTP в синапсах гиппокампа.
3.2. Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС)
ТМС представляет собой неинвазивный метод индукции фокусных токов в головном мозге и временной модуляции функции целевой коры [80]. Направление тока в вышележащей катушке определяет, какие нейронные элементы активируются. Обзор магнитно-индуцированной стимуляции немоторных областей показал, что побочные эффекты были редкими и обычно умеренными [84].Было показано, что rTMS облегчает симптомы в различных состояниях, от мигрени (исчезновение аномальных зрительных вызванных потенциалов на 1 Гц в зрительной коре [39]) до депрессии (5 Гц в левой префронтальной дорсолатеральной коре [80]). По оценкам, энергия, генерируемая TMS, составляет около 0,05% от энергии, потребляемой при электроконвульсивной терапии.
В исследовании четырех лиц с афазией, которым было 5–11 лет после инсульта, пТМС с частотой 1 Гц, применяемая ежедневно в течение 10 дней в передней части области Брока, вызвала значительное и длительное улучшение наименования изображений [103,104].В дополнение к именованию изображений, rTMS может также подавлять корковые области, ответственные за формирование концепций, так что области, связанные с пространственными деталями, становятся непосредственно доступными для сознательного восприятия. В небольшом одинарном слепом рандомизированном контролируемом исследовании способности оценивать количество дискретных элементов, визуально представленных сразу после их представления, было обнаружено, что 15 минут rTMS с частотой 1 Гц, примененные к левой передней височной доле, значительно улучшили оценку числа. точность [144].Было обнаружено, что семь секунд rTMS с частотой 5 Гц над теменной областью предклинья, применяемые непосредственно перед тем, как ответ потребовался в задаче на отложенное сопоставление с образцом рабочей памяти, значительно сокращают время реакции в фиктивно-контролируемом исследовании здоровых молодых людей. [83]. Также было обнаружено, что рТМС улучшает возрастные нарушения памяти. В рандомизированном, двойном слепом, фиктивно контролируемом исследовании 39 пожилых людей, не страдающих сумасшествием, с легкими проблемами памяти, было обнаружено, что 5-минутная периодическая стимуляция 5 Гц над левой префронтальной корой значительно улучшила усвоение новых ассоциаций лица и имени [145] .Кроме того, это улучшение поведения было отражено изменениями в активации фМРТ, а именно повышением активности в левой передней поясной извилине, правой средней и лобной извилинах. Таким образом, магнитная стимуляция обеспечивает многообещающий неинвазивный подход к улучшению памяти и когнитивных функций у пациентов с широким спектром расстройств, как путем активации сетей, которые обслуживают эти функции памяти, так и путем деактивации сетей, которые могут мешать работе.
3.3. Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS)
В то время как rTMS индуцирует токи в головном мозге с помощью электромагнитной индукции, tDCS включает размещение металлических электродов на коже черепа для непосредственной подачи небольшого (и безвредного) тока через череп.Эффекты сильно зависят от полярности и геометрии электродов на голове. Ток может гиперполяризовать или деполяризовать нейроны на пути тока в зависимости от полярности электродов [37]. Небольшое исследование пациентов с болезнью Паркинсона с когнитивными нарушениями показало, что tDCS, примененная к дорсолатеральной префронтальной коре, может повысить ее возбудимость, в свою очередь, улучшить выполнение задач на краткосрочную вербальную память [15].
Транскраниальная стимуляция постоянным током моторной коры, премоторной коры, зрительной коры и левой дорсолатеральной префронтальной коры может улучшить рабочую память, неявное обучение и беглость речи у здоровых взрослых [37, 60, 106].В исследовании с участием 15 молодых женщин, где каждый субъект служил ее собственным контролем, было обнаружено, что 10 минут анодной tDCS над левой дорсолатеральной префронтальной корой улучшили производительность в задаче рабочей памяти с тремя задними буквами по сравнению с контрольными условиями имитационной стимуляции или tDCS над первичной моторной корой [37]. Было показано, что транскраниальное приложение потенциалов, колеблющихся с частотой 0,75 Гц, в том же диапазоне, что и в эндогенном медленноволновом сне, вызывает появление колебаний на этой конкретной частоте на ЭЭГ.Индукция этих колебаний во время сна, по-видимому, значительно улучшает сохранение зависящих от гиппокампа декларативных воспоминаний у здоровых людей [93]. В частности, двусторонняя tDCS над лобной корой во время медленноволнового сна (пять 5-минутных циклов с частотой 0,75 Гц, применяемые через 4 минуты после входа в стадию 2 не-REM-сна в первый раз) улучшала удержание пар слов, изученных в течение предыдущего дня [93 ].
Хотя и TMS, и DCS в конечном итоге модулируют нервную активность, вызывая прохождение тока, способ их достижения и природа эффекта стимуляции различны.Считается, что TMS вызывает деполяризацию нейронов и индукцию потенциалов действия, в то время как DCS при применении при низких токах (например, 1 мА), как полагают, вызывает лишь небольшое изменение потенциала покоя стимулированных клеток [37]. Вызывая это изменение потенциала покоя, DCS может улучшить обработку информации, приближая нейроны к порогам деполяризации в ответ на соответствующие входные сигналы или усиливая эффекты на глутаматергические синапсы. Кроме того, DCS может вызывать колебания внеклеточного потенциала, сравнимые с колебаниями, возникающими в природе, и которые достигают внеклеточного пространства до того, как это произошло бы при передаче с помощью химических сигналов [93].Эти два метода или rTMS и tDCS могут иметь различные и взаимодополняющие роли в клинических приложениях, которые еще предстоит полностью охарактеризовать. Эффективность любого метода, по-видимому, сильно зависит от таких параметров, как полярность, стимулируемая область коры, частота, продолжительность и точное время относительно текущей задачи и предшествующей активности мозга. В то время как rTMS и tDCS, по-видимому, фокусируют активацию определенных областей мозга, биологическая обратная связь, при которой участники наблюдают за своей собственной мозговой активностью в режиме реального времени, представляет собой еще один метод «стимуляции» мозга и потенциального изменения познания.
3.4. Neurofeedback
Учитывая, что грубые паттерны в регистрируемых потенциалах кожи головы коррелируют с состояниями возбуждения, интуитивно понятно предположить, что получение произвольного контроля над сигналами ЭЭГ может обеспечить лучшую регуляцию возбуждения. Действительно, наиболее широко апробированное применение биологической обратной связи ЭЭГ, также известной в литературе как нейробиоуправление, заключается в лечении синдрома дефицита внимания, который можно рассматривать как расстройство аномального возбуждения. Использование нейробиоуправления в качестве терапевтического вмешательства было запятнано противоречивыми заявлениями и недостатком клинических испытаний для оценки его эффективности.К счастью, в настоящее время проводятся контролируемые исследования, и процедура не представляет физического риска для пациентов.
Нейробиоуправление включает самомодуляцию ЭЭГ путем положительного усиления производства или подавления определенных частот ЭЭГ. Нейробиоуправление возникло в результате исследований, проведенных в 1960-х годах, в которых оперантное кондиционирование использовалось для обучения кошек усилению силы ритма ЭЭГ 12–15 Гц над соматосенсорной корой (так называемый «сенсомоторный» или мю-ритм) при сохранении бдительности и неподвижности [ 149].Кондиционирование проводилось в рамках исследования НАСА по изучению токсического воздействия компонента ракетного топлива (гидразина) на кошек, и было случайно замечено, что кошки, которые прошли сенсомоторную тренировку, значительно повысили пороги развития судорог после введения гидразина. Эти результаты стимулировали исследования нейробиоуправления у людей: в 1970-х годах было обнаружено, что амплитуда затылочной теты (4-7 Гц) отрицательно коррелировала с бдительностью и что, заставляя участников-людей увеличивать или уменьшать амплитуду затылочной теты, производительность при выполнении зрительно-пространственной задачи ухудшалась. или улучшенный, соответственно [10].Что касается контроля над приступами, несколько лабораторий собрали доказательства того, что усиление выработки 12–15 Гц при одновременном подавлении тета 4–7 Гц, по-видимому, эффективно снижает частоту приступов у людей с эпилепсией. Однако большинство этих исследований было недостаточно мощным, и этот подход не является частью стандартной клинической помощи [98, 149].
Небольшие рандомизированные контролируемые испытания нейробиоуправления у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) продемонстрировали, что этот метод улучшает внимание и, по-видимому, вызывает изменения в фМРТ.В отличие от детей из контрольных групп, у детей оперативная подготовка к усилению ритмов 12–15 и 15–18 Гц и одновременному подавлению тета-ритма 4–8 Гц, активация областей справа (передняя поясная извилина и вентролатеральная префронтальная кора) и слева. (хвостатое ядро, черная субстанция, таламус) полушария. Нейробиоуправление может модулировать активность областей мозга, которые обеспечивают избирательное внимание и ингибирование ответа [9,79].
Поскольку нейрофизиологические основы сложных волновых форм ЭЭГ только начинают выясняться [148], механизм, лежащий в основе того, как нейробиоуправление оказывает свое влияние на эти системы, остается неясным.Сенсомоторный ритм развивается, когда объект неподвижен, но остается внимательным. Оставаясь бдительным, но неподвижным, моторная отдача в таламус и ствол мозга может быть уменьшена, что, в свою очередь, приведет к снижению активности красного ядра и снижению рефлекса растяжения и мышечного тонуса. Чистым эффектом такого пониженного тонуса будет снижение соматической афферентной активности и сдвиг состояния вентро-задних боковых и ретикулярных ядер таламуса в колебательный взрыв с последующим развитием сенсомоторного ритма на ЭЭГ.Сенсомоторный ритм по расположению и качеству похож на сонное веретено; фактически, тренировка сенсомоторного ритма, по-видимому, увеличивает активность веретена во время спокойного сна [98]. Другой класс нейробиоуправления фокусируется на модификации медленных кортикальных потенциалов: считается, что эти сдвиги отражают широко распространенную деполяризацию апикальных дендритов кортикальных пирамидных клеток. Считается, что отрицательные медленные сдвиги коркового потенциала отражают корковое возбуждение, внимание и активную обработку, тогда как положительные сдвиги могут отражать расслабление.В отличие от увлечения 12–15 Гц, саморегуляция медленных кортикальных потенциалов коррелирует со значительными изменениями метаболической активности в базальных ганглиях и таламусе, что означает, что люди могут научиться регулировать кортикостриатно-таламическую петлю, модулируя пороги локального возбуждения корковых ансамблей. [55].
Как обсуждалось ранее, PAF, по-видимому, связан с памятью и познанием. Небольшое пилотное исследование пожилых людей оценило отчетливые эффекты либо усиления производства более высокой частоты для пикового альфа, либо усиления увеличенной амплитуды активности альфа-диапазона независимо от конкретной частоты.Увеличение PAF, по-видимому, улучшило скорость обработки (например, скорость Stroop Task), но не памяти, тогда как увеличение амплитуды улучшило память, но фактически ухудшило скорость обработки [3]. Хотя в исследовании было слишком мало участников, чтобы оценить, может ли обучение с альфа-обратной связью быть клинически полезным инструментом для улучшения когнитивных навыков, результаты показывают, что улучшение одного набора навыков может поставить под угрозу другие. Другое небольшое исследование обнаружило корреляцию между усилением сенсомоторного ритма (12–15 Гц) и подавлением соседних частот, улучшением воспроизведения списка слов, показателем семантической рабочей памяти [163].
В то время как различные пилотные исследования нейробиоуправления предполагают, что этот метод может вызывать длительные изменения когнитивной обработки у людей, и хотя были предложены определенные механизмы, основанные на таламокортикальных цепях, большая часть исследований остается в основном исследовательской. Следовательно, чтобы оценить потенциальные клинические преимущества, исследования должны быть не только более мощными, с соответствующей рандомизацией и контролем, но они также должны пытаться опираться на наши растущие знания о взаимосвязи между колебаниями и когнитивными способностями.
Поскольку когнитивные способности зависят от способности человека вызывать определенное нейрофизиологическое состояние, нейробиоуправление может улучшить когнитивные функции. Исследования нейромоторного протезирования ЭЭГ показали, что люди могут научиться модулировать колебательную активность в широком диапазоне корковых локаций и частот [14]. Возможности для будущих исследований включают изучение того, может ли обучение людей увеличению колебательной активности в нейронных сетях, поддерживающих функцию памяти, значительно улучшить обучение или запоминание.В частности, недавние исследования показали, что осцилляторная активность в диапазоне гамма-частот, особенно в гиппокампе и височной коре, увеличивается во время успешного кодирования предметов исследования (если судить по тому, будут ли эти предметы впоследствии вызваны) [131]. Тот же самый образец гамма-активности в гиппокампе и коре повторяется непосредственно перед успешным извлечением ранее изученных элементов [132]. Обучение людей увеличению гамма-активности (регистрируемой с кожи головы или субдурально) в этих регионах при одновременном снижении альфа- и бета-активности на широко распространенных участках [131] потенциально может привести к улучшению обучения и запоминания.В дополнение к оперантному условию для сознательного увеличения величины или точной частоты гамма-активности, участники могли быть задействованы в системах с замкнутым циклом, в которых стимулы, которые должны быть вызваны, предъявлялись повторно, пока система не обнаружила сигнатуры гамма-активности, которые предсказывают более позднее успешное воспоминание.
В дополнение к увеличению (или уменьшению) мощности данной полосы частот, нейробиоуправление можно использовать для увеличения когерентности и синхронизации конкретной полосы частот между участками электродов.Когерентность, показатель частотной области, который описывает линейную связь между двумя переменными, может отражать количество и силу кортикокортикальных связей между нейронными ансамблями при применении к сигналам ЭЭГ [155]. Синхронизация относится к временному выравниванию сигналов и, как считается, играет роль в связывании разрозненных ансамблей вместе для формирования сознательных восприятий. Как и колебательная сила, когерентность и синхронизация были связаны с успешной обработкой памяти [38].В настоящее время неизвестно, в какой степени люди могут достичь произвольного контроля когерентности и синхронизации колеблющихся локальных полей, одновременно записываемых с пространственно разделенных электродов.
Другие физиологические сигналы могут играть роль в нейрокогнитивной реабилитации. P300, маркер, связанный с неожиданными стимулами [152], использовался в интерфейсах мозг-компьютер, чтобы позволить парализованным людям управлять программным обеспечением [133]. Компонент P3b, происходящий из височно-теменной активности, по-видимому, связан с обработкой памяти и может служить полезной мишенью нейробиоуправления [114].Помимо ЭЭГ, функциональная магнитно-резонансная томография также может использоваться как форма биологической обратной связи. Недавнее исследование показало, что взрослые участники, которые визуально контролировали метаболическую активность своей передней поясной извилины, смогли контролировать активацию мозга и уменьшить хроническую, не поддающуюся лечению боль [28]. Недавние данные свидетельствуют о том, что люди могут достичь произвольного контроля метаболической активности других конкретных областей мозга, таких как кора островка или миндалевидное тело, с помощью нейробиоуправления с помощью фМРТ [22,32].Взрослые и дети с нарушениями памяти и другими когнитивными нарушениями могут использовать варианты этой обратной биологической связи с фМРТ в реальном времени с замкнутым контуром для повышения базовой активности в структурах медиальной височной доли, которые, как известно, служат субстратом памяти, или для улучшения методов пространственной мнемоники за счет увеличения активность таких областей, как верхняя теменная кора, правый задний гиппокамп [85], при выполнении задач на память. Хотя еще предстоит проделать значительную работу, прежде чем будет охарактеризована полная потенциальная клиническая польза от неинвазивных модуляционных методов, подходы, которые пытаются напрямую взаимодействовать с субстратом познания, могут обещать наиболее комплексную терапию.В следующем разделе рассматриваются предварительные исследования имплантируемых систем для улучшения познания на животных и людях и излагаются новые подходы, которые могут восстановить утраченную функцию.
4. Инвазивные методы
4.1. Частотно-зависимое обучение
Имплантированные электроды могут улавливать высокочастотную электрическую активность, которая в противном случае пространственно фильтровалась бы черепом, и могут обеспечивать запись колебаний в точно определенных анатомических точках мозга с высоким соотношением сигнал-шум.Работа на животных моделях показала, что довольно простые системы с обратной связью могут улучшить память. Тета-ритм (обычно определяемый как 4-8 Гц у людей и 3-10 Гц у животных), как известно, увеличивает пластичность гиппокампа и ускоряет обучение у крыс, кошек, кроликов и других видов животных [67], и, таким образом, манипулирует. на основе тета-активности можно использовать для противодействия нарушениям в обучении из-за аномального развития, старения или патологии гиппокампа и других структур памяти. Было обнаружено, что кролики, прошедшие тренировочные испытания в присутствии тета, обучались в два раза быстрее, чем те, которые проходили испытания в отсутствие тета [130].Путем сравнения производительности двух групп животных с контрольными животными, обученными с подобранными интервалами между испытаниями, было обнаружено, что вместо тета-полезного обучения, скорее нонтэта был особенно пагубным в задачах, которые не требовали гиппокампа, таких как задержка кондиционирования. Тета-активность перед выполнением задания была прочно связана с последующей скоростью обучения оперантному условию [130]. В то время как мозжечковые и глазодвигательные пути явно являются важными субстратами для кондиционирования моргания глаз, влияния гиппокампа, по-видимому, параллельны и модулируют по своей природе.Тета-триггер ускоряет как скорость обучения, так и скорость активации отдельных нейронов гиппокампа, когда кролики выполняют сложную, зависящую от гиппокампа задачу [49].
Наличие высоких уровней тета может быть оптимальным для обучения, поскольку эта колебательная активность способствует пластичности гиппокампа на клеточном уровне. Период тета-ритма примерно 200 мс соответствует оптимальному окну для совпадающей пре- и постсинаптической активности для индукции долгосрочной потенциации в синапсах CA3 в гиппокампе [139].Процессы, которые увеличивают тета-силу, могут быть следствием повышенного внимания или осознания стимулов окружающей среды; Само осознание непредвиденных обстоятельств стимула, как было показано, увеличивает скорость обучения в условиях кондиционирования человека морганием [90]. Растущее количество доказательств того, что тета-активность присутствует у участников-людей во время выполнения задач как пространственной, так и вербальной памяти [68], повышает вероятность того, что обучение может быть оптимизировано путем представления информации для усвоения в зависимости от текущей мозговой активности человека.Чтобы быть практически полезными для людей с когнитивными нарушениями, электроды для кожи головы необходимо использовать во время тренировок для контроля тета или внутричерепные электроды, имплантированные для хронической записи. Способность осцилляторно-непредвиденных обстоятельств влиять на обучение может сама по себе использоваться в качестве диагностического теста для оценки природы ухудшения памяти у детей с различными когнитивными расстройствами.
Непредвиденные обстоятельства могут быть основаны на согласованности между сайтами, например на тета-синхронизации между гиппокампом и энторинальной или лобной корой.Помимо включения частотно-зависимого обучения, инвазивные записи с субдуральными сетками и многоэлектродными массивами могут проложить путь для нейробиоуправления, основанного на высоких гамма-частотах, не регистрируемых электродами кожи головы, и на более точной анатомической локализации [77]. Внутричерепная нейробиоуправление может быть использовано для оперативного воздействия на повышенную фазовую синхронизацию между периринальной корой и гиппокампом или для обучения пациентов избирательному увеличению колебательной силы внутри или согласованности между любым количеством структур медиальной височной доли и лобной коры.По мере того, как все больше узнается об особых колебательных характеристиках, связанных с человеческим познанием, эти особенности, в свою очередь, могут быть использованы для принципиального исследования внутричерепного обучения, основанного на непредвиденных обстоятельствах.
4.2. Воспроизведение, инициируемое клетками
Отдельные нейроны, зарегистрированные в медиальной височной доле человека, избирательно возбуждают изображения лиц, животных, предметов или сцен [118]. Подмножество этих нейронов имеет инвариантное представление индивидов, а именно, они срабатывают, когда пациентам предлагают поразительно отличные изображения данного человека, ориентира или объекта (или даже имени, написанного в виде текста на экране) [118].Идея о том, что отдельные нейроны могут нести инвариантное представление, имеет захватывающие последствия для нейрокогнитивного протезирования. Для людей с нарушениями памяти это повышает вероятность того, что в их височных долях могут существовать нейроны, чья индивидуальная способность классифицировать внешние стимулы может превосходить индивидуальную. Хронически имплантированная матрица микроэлектродов может улавливать активность такого нейрона и, основываясь на предыдущем сеансе калибровки, использовать справочную таблицу, чтобы определить, что воспринимал человек.Это, в свою очередь, может вызвать явную подсказку (например, имя идентифицированного человека или предмет, прошептанный в ухо ребенка через динамик в слуховой проход, или текст, появляющийся на внешнем экране компьютера) или восприятие, вызванное стимуляцией слухового или визуального восприятия. кора.
Можно было бы разумно возразить, что камера и микрофон в сочетании с уже доступными алгоритмами распознавания образов и реляционными базами данных могут помочь пациентам запоминать определенные элементы или выполнять определенные задачи.Действительно, в прототипе системы используются незаметные датчики движения и автоматизированная телефонная система, чтобы отслеживать характер активности пожилых людей дома и соответственно звонить им с напоминаниями о приеме лекарств или выполнении других задач [51]. Однако никакая внешняя сенсорная система никогда не сможет обнаружить ассоциации памяти в отсутствие внешних стимулов: пациенту, блуждающему по определенному ландшафту или разговаривающему с человеком, может быть трудно вспомнить важную ассоциацию. Разговор с братом может напоминать человеку о необходимости позвонить сыну, или прогулка по супермаркету может вызвать мысли об определенной еде, которую он хочет приготовить.Хотя базы данных предположительно можно было бы запрограммировать для захвата некоторых из этих спонтанных ассоциативных триггеров, трудно представить, как они могут полностью имитировать комбинаторную сложность реальных сетей в мозгу. Обнаружение паттернов, основанное на срабатывании височной доли, может декодировать элементы, которые воображаются и не имеют одновременного референта во внешнем слове, и идентифицировать элементы, встроенные в сети ассоциаций.
Исследования нейромоторного протезирования показали, что люди могут поставить активность как отдельных нейронов, так и ансамблей нейронов под прямой произвольный контроль [33,56].Точно так же, как поведенческий коррелят разряда моторных корковых нейронов является реальным или воображаемым движением, пациенты с когнитивными нарушениями могут научиться добровольно управлять нейронами в височной коре в рамках тренировки по восстановлению памяти. Имплантированные устройства могут также извлекать мультимодальную информацию об идентифицированном инвариантном объекте с другими сигналами, которые не так легко измерить внешними микрофонами и камерами, такими как эмоциональная значимость и степень ковариации скорости возбуждения с другими нейронами, записанными в другом месте мозга.
4.3. Кортикальная микростимуляция
Нейрохирург Уайлдер Пенфилд и его коллеги признали, что эмпирические феномены, вызванные микростимуляцией височной коры, аналогичны симптомам, которые испытывают пациенты во время спонтанных припадков [110]. Таким образом, микростимуляция может использоваться для локализации очага приступа, чтобы направлять терапевтическую резекцию при рефрактерной эпилепсии. Пенфилд обнаружил, что, хотя грубая микростимуляция обычно вызывает расплывчатое обобщенное воспоминание, в некоторых случаях она может вызвать живое оживление воспоминания путем «воспроизведения» воспоминания аналогично тому, как это происходит в магнитофоне.В одном случае, пока продолжалась стимуляция, пациент слышал, как оркестр играет песню в том же темпе, что и первоначально. Однако в момент извлечения электрода песня прекращалась, а при повторной стимуляции песня возобновлялась с самого начала [111]. Более недавнее исследование показало, что у пациента, в зависимости от того, какой субдуральный электрод стимулировался, слышалось пение женским голосом, определенные детские песни и голос спортивного комментатора, которого он слушал [99].То, что микростимуляция может надежно вызвать реалистичное восприятие поведения, было показано в многочисленных исследованиях на животных [107,125,153]. Когда мозг «индуцирует» воспоминание, это не то же самое, что слышать семантический факт, произносимый «яблоко — это фрукт», а сложное, общечеловеческое переживание предмета, в котором сладость яблока и прочего связанные воспоминания освещают определенный паттерн активации набора нейронов и всех связанных с ними связанных ансамблей [115]. Активизируя эти другие ансамбли, такой процесс, вызванный микростимуляцией, вызовет не только воспоминание, но и множество ассоциаций, которые нельзя активировать никаким другим способом.Представление о том, что переживание может быть воспроизведено, может быть не просто метафорой: недавно было обнаружено, что структурированные во времени паттерны всплесков ансамбля, которые происходят в гиппокампе и коре крыс во время исследования бодрствования, повторяются во время быстрого сна и медленноволнового сна [65]. Мало того, что временно синхронизированный паттерн активации может нести перцептивную, мнемоническую и аффективную информацию, он может также, благодаря появлению в результате активности всего ансамбля, противостоять шуму и терпеть потерю отдельных нейронов [65].Все медицинские устройства должны быть способны восстанавливать утраченные функции без ущерба для остальных функций пациента: микростимуляция соответствует этому критерию, поскольку может вызвать эти явления без ущерба для сознания человека и постоянного восприятия мира [64, 110, 177]. Учитывая, что у целевых получателей нейропротезных устройств могут быть серьезные корковые и подкорковые аномалии, обнадеживает тот факт, что микростимуляция может вызывать отчетливые переживания воспоминаний даже у пациентов, которые уже перенесли резекцию передней височной доли в предыдущих попытках лечения припадков [99].
Исследования нейромоторного протезирования продемонстрировали, что сложная информация может быть надежно декодирована из нейронных ансамблей в последующие дни, даже если определенные нейроны могли быть удалены или добавлены в ансамбль [135]. Более того, информация, закодированная в ансамбле активности множества, одновременно записываемых отдельных нейронов, может быть декодирована в реальном времени и может быть использована в поведенческой манере [137]. Центральной целью развития нейрокогнитивных протезов будет определение того, как применять методы декодирования в реальном времени, разработанные в нейромоторном протезировании, к растущему объему данных о том, как ансамбли нейронов в коре и подкорковых структурах представляют когнитивные функции, такие как пространственное положение в окружающая среда [41,82,136].
В дополнение к анатомически организованной пространственной и временной топографии, можно использовать текущее колебательное состояние нижележащих областей мозга. В одном тематическом исследовании было обнаружено, что индукция переживаний памяти происходит только тогда, когда конкретная стимулируемая структура мозга была синхронизирована в тета-диапазоне [8], возможно, как часть синхронизированной сети гиппокампаллимбическая-зрительная-кора. Таким образом, влияние микростимуляции на мозг определяется текущим поведенческим контекстом [52], лежащим в основе колебательным состоянием целевой области мозга и недавней историей предыдущих эпизодов микростимуляции [20].
В то время как микростимуляция коры, описанная в случаях нейрохирургического картирования, происходила в контексте картирования до резекции, подход можно систематизировать для создания своего рода базы данных стимуляции восприятия. Нейропротез памяти, основанный на стимуляции коры головного мозга, может вызывать воспоминания и восприятие при подаче сигнала от внешнего компьютера в попытке помочь человеку вспомнить факт или ассоциацию. Можно построить справочную таблицу, связывающую параметры стимула с индуцированными воспоминаниями.Если воспоминания включают комбинации более простых компонентов «собственной памяти», то, возможно, можно было бы получить почти любую память, используя подход комбинаторной микростимуляции. Например, пациент может воспринимать или представлять определенного человека и ассоциации с ним. При следующей встрече с этим человеком в реальной жизни пациент с нарушенной памятью мог использовать справочную таблицу, чтобы задействовать электрическую стимуляцию, чтобы вызвать состояние мозга, связанное с этим человеком. В некотором смысле пациента можно обучить выполнять своего рода процедурную задачу по связыванию предметов с контекстами, так что он фактически становится своим собственным гиппокампом [31].
4.4. Неэлектрическая нервная стимуляция
Хотя электрическая микростимуляция может иногда вызывать определенные восприятия, непреднамеренная активация соседних нейронов и проходящих белых волокон может сделать невозможной точную активацию корковых ансамблей, представляющих конкретную память [65]. Последние достижения в области трансгенной инженерии позволили достичь именно такого типа селективной стимуляции отдельных нейронов светом. Светочувствительные белки, выделенные из водорослей (каналродопсин), были успешно трансфицированы через вирусы в нейроны как в экспериментах in vitro, , так и in vivo, в результате чего отдельные нейроны обладают потенциалом действия огня при воздействии сфокусированного света [17].В одном недавнем исследовании, подтверждающем концепцию, было показано, что оптическая стимуляция нейронов слоя 2/3, трансгенно кодируемых светозависимым каналом родопсина в первичной сенсорной коре головного мозга мышей, изменяет поведение [59]. Следовательно, массивы оптических волокон, хронически имплантированные в генетически модифицированные области коры головного мозга пациента, теоретически могут быть использованы для активации определенных ансамблей или отдельных нейронов.
Прямая инфузия химических веществ может служить еще одним методом стимуляции нейронов с целью вызвать специфические локальные изменения или диффузные модулирующие эффекты.Возможность доставлять нейротрансмиттеры, лекарства и другие соединения к точным анатомическим точкам в определенное время может быть возможна с новыми устройствами, такими как хронически имплантируемые гидрогелевые или микрофлюидные зонды [105,122]. Массивы, выделяющие химические вещества, можно использовать для стимуляции, подавления или модуляции активности коры головного мозга или для более неспецифического противовоспалительного вмешательства.
4.5. Подкорковая и периферическая стимуляция
Было показано, что стимуляция нескольких подкорковых структур, таких как таламус и ядра перегородки, улучшает память и другие аспекты познания.Эти ядра играют роль в модуляции и облегчении памяти, как часть диффузных нейромодуляторных систем, восходящих от ствола мозга, и как места хранения или адресации памяти. В одном тематическом исследовании было обнаружено, что активация глубинного стимулятора мозга, имплантированного в таламус (область Vim) у человека с болезнью Паркинсона, улучшает выполнение задачи семантической памяти, но ухудшает речевую беглость и запоминание из списка слов [158]. Глубокая стимуляция мозга (DBS) недавно использовалась для облегчения симптомов у пациентов с тяжелыми психическими расстройствами; недавнее исследование предполагает, что DBS улучшает память у пациентов с тяжелыми психическими заболеваниями, причем это не зависит от конкретного заболевания.В недавнем исследовании 18 пациентов (8 с устойчивой к лечению депрессией и 10 с обсессивно-компульсивным расстройством) активация двусторонних электродов DBS в передней конечности внутренней капсулы была связана со значительным улучшением немедленного и отсроченного воспроизведения отрывков из прозы [76] .
Таламус также может быть целью стимуляции. Стимуляция левого таламуса, по-видимому, улучшает словесную память, когда слух доставляется в контралатеральное ухо [168]. Непрерывная высокочастотная (100 Гц) электрическая стимуляция центрального таламуса вызывает широкую корковую активацию и способствует глобальному возбуждению, целенаправленному поиску и памяти распознавания объектов у грызунов [141].DBS, нацеленный на центральный таламус, может восстановить устойчивое внимание, рабочую память и осведомленность у пациентов с черепно-мозговой травмой [126] и, по-видимому, достиг некоторых из этих целей по крайней мере у одного пациента [127].
Ядро перегородки является частью восходящей системы кардиостимулятора, которая индуцирует тета-активность гиппокампа у грызунов. Было показано, что прямая электрическая стимуляция ядра перегородки у грызунов вызывает высвобождение ацетилхолина в гиппокампе и улучшает память у грызунов частотно-зависимым образом [66,86].Стимуляция ядер перегородки у старых крыс с частотой 5 или 50 Гц оказалась эффективной, тогда как 0,5 Гц или менее не дала никакого эффекта. Точно так же стимуляция с частотой 7,7 Гц улучшала память активного избегания и различение яркости у молодых крыс, тогда как стимуляция с частотой 77 или 100 Гц не имела никакого эффекта [66]. Патологические изменения при болезни Альцгеймера затрагивают как гиппокамп, так и ядра глубокой перегородки. Прямая электрическая стимуляция глубоких ядер перегородки может быть возможностью улучшить память у пациентов с болезнью Альцгеймера и другими нарушениями памяти.Такая стимуляция может задействовать оставшиеся волокна септогиппокампа и способствовать тета-активности и, следовательно, улучшить кодирование памяти во всем гиппокампе. Людям имплантировали электроды в ядра перегородки на срок более 10 лет для лечения нейрогенной боли [129], таким образом устанавливая предварительный рекорд безопасности.
Помимо таламуса и ядер перегородки, другие подкорковые мишени для восстановления памяти и познания могут включать другие нейромодуляторные ядра.Могут стимулироваться и другие холинергические ядра, такие как диагональная полоса Брока или базальное ядро Мейнерта; электроды, имплантированные в норадренергический синий пятно или ГАМКергический базальный передний мозг, могут улучшить умственную активность и концентрацию внимания; Серотонинергическая стимуляция ядра шва может улучшить регулирование временной шкалы предсказания вознаграждения [86,89]. Другие участки включают черную субстанцию, хвостатое ядро, прилежащее ядро и вентральную область покрышки. Тематическое исследование двусторонней стимуляции вентромедиальных ядер гипоталамуса у человека вызывает ощущение дежавю, нечеткие вспышки памяти и, по-видимому, демонстрирует улучшение зависимой от гиппокампа памяти [53].Высокочастотная (200 Гц) электрическая стимуляция хвостатого, полосатого тела или передней поясной извилины во время подкрепления может ускорить процесс обучения [171]. Сам гиппокамп может быть целью стимуляции с разомкнутой петлей: было обнаружено, что стимуляция in vivo с частотой 5 Гц (т.е. в тета-диапазоне) индуцирует стабильный LTP у крыс [147].
При оценке воздействия стимуляторов блуждающего нерва на пациентов, которые получают их для уменьшения частоты приступов, многочисленные исследователи случайно отметили улучшение познавательной способности [175].В исследовании с участием десяти участников эпилепсии, которым имплантировали стимуляторы блуждающего нерва, было обнаружено, что 2-минутная стимуляция при токе 0,50 мА через 30 с после чтения текста улучшает последующее распознавание слов [26]. Исследования на животных показали, что стимуляция блуждающего нерва может повысить скорость восстановления после черепно-мозговой травмы, что измеряется временем до запоминания скрытой платформы в водном лабиринте Морриса [143]. В нескольких небольших исследованиях подробно изучалась потенциальная польза VNS для когнитивных функций у пациентов с болезнью Альцгеймера, и предварительные данные свидетельствуют о том, что может быть достигнуто небольшое улучшение [44, 97, 142].Хотя исследования обнадеживают в том смысле, что устройство, по-видимому, не представляет какого-либо риска для безопасности пациентов, небольшое количество субъектов затрудняет оценку надежности и того, как любые преимущества могут быть экстраполированы на повседневную жизнь. Точно так же, как точный механизм, с помощью которого VNS снижает частоту приступов, не изучен, метод, с помощью которого он может улучшить когнитивные функции, также остается предметом предположений. VNS может вызывать широкое высвобождение норадреналина путем прямого (через блуждающий нерв до ствола мозга) или косвенно (через изменения периферического возбуждения) стимуляции голубого пятна, в свою очередь, повышая активность в гиппокампе и миндалевидном теле таким образом, чтобы усилить удерживание [44,143,179] .
4.6. Связь как познание
Количество и сила локальных внутрикортикальных и дальних взаимосвязей белого вещества между нейронами напрямую коррелируют с когнитивной функцией [86,147], следовательно, устройства, которые восстанавливают или усиливают такие связи, могут восстанавливать познание. Нервное протезирование, вероятно, могло бы решить два аспекта такого повреждения, вызванного ишемией или травмой: во-первых, они могли бы воспроизвести функциональность из-за потери модулей серого вещества в коре или подкорковых областях, а во-вторых, они могли бы восстановить связь между областями, потерянными из-за прерывания белого материальные участки.Графически показывает принцип того, как пара массивов стимулирующих и записывающих электродов может соединить участки коры головного мозга, связь которых была потеряна из-за инсульта или травмы. Активность нейрона в одной области может вызывать стимуляцию одного или нескольких нейронов в другой области. Даже если бы точный характер записи и стимуляции был изменен (например, оптическая стимуляция нейронов вместо электрической), принцип повторного подключения остался бы таким же. Считается, что префронтальная кора, нерелейные ядра таламуса, базальные ганглии и гиппокампальные образования играют решающую роль в связывании распределенных корковых представлений.Следовательно, пары стимулирующих-записывающих массивов могут использоваться не только для восстановления потерянной связи, но и для усиления существующей связи или создания совершенно новой связи. Таким образом, прямой интерфейс мозг-компьютер может взять на себя некоторые из функций организации памяти, которые могут быть нарушены из-за повреждения медиальной височной доли или других структур.
Восстановление или усиление связи между двумя областями мозга с помощью парных электродных решеток. (а) Две области мозга взаимно связаны крючковатыми волокнами в белом веществе.(б) Подкорковый инсульт разрушает тракт белого вещества, соединяющий эти области. (c) Массивы электродов, имплантированные в каждую область, подключаются к медицинскому устройству или компьютерной системе, которая функционально восстанавливает взаимосвязь посредством записи и стимуляции. (d) Две области коры уже физически связаны крючковатыми волокнами. (e) Коррелированная стимуляция или возбуждение, инициируемое спайком, вызывает пластичность в соединяющихся синапсах. (f) Две области теперь более тесно связаны.
Пары электродов, хронически имплантированные в кору головного мозга приматов, не являющихся человеком, могут искусственно связывать две области коры, которые изначально не были связаны вместе, так что связь вызывает наблюдаемый поведенческий эффект [62].Такое связывание может быть достигнуто с помощью стимуляции, запускаемой спайком, а именно активации стимулирующего электрода в зависимости от достаточно высокой частоты возбуждения нейрона, регистрируемой вторым, соседним электродом. Хотя в этих предварительных исследованиях [63,95] использовалось только два электрода, количество каналов в принципе можно было увеличить. Можно представить, что невролог будущего, учитывая, что пациенту имплантированы сотни регистрирующих и стимулирующих электродов по всему мозгу, мог бы иметь в своем распоряжении рабочую станцию, на которой она могла бы наблюдать за нейронной активностью (отдельные единицы или фокальные гамма-колебания) и установить параметры стимуляции для выбранных электродов или световодов.Таким образом, будущий врач сможет искусственно воссоединить любое количество нейронов друг с другом индивидуально, чтобы способствовать нейрореабилитации. Можно представить себе несколько правил связи, помимо стимуляции, запускаемой спайком, например, взвешивание задания или интерполяция чувствительного ко времени правила пластичности Хебба (). Эта пластичность может быть увеличена с помощью нескольких входных и выходных нейронов, соединенных с искусственными, модифицируемыми синапсами ().
Правила подключения. (а) Спайковая стимуляция.(б) Спайковая стимуляция, полученная с помощью правила взвешивания. (c) Правило искусственного обучения Хебба или BCM, сравнивающее относительное время всплеска двух единиц, чтобы решить, нужно ли и с какой частотой стимулировать одну из единиц. (d) Несколько нейронов, связанных друг с другом через искусственные синапсы в нейронной сети. (e) Связи проходят через модель нервной цепи или эктопическую нервную ткань.
Учитывая огромные масштабы нарушения связи, наблюдаемые при таких состояниях, как болезнь Альцгеймера или церебральный паралич, имплантация достаточного количества пар электродов или оптических матриц может быть анатомически невыполнима, даже если это технически возможно.Следовательно, чисто биологические подходы, в которых сконструированные биоискусственные нервы, превращенные в своего рода эктопическое белое вещество, могут быть необходимы для связи различных корковых и подкорковых областей [69, 112]. Микрохирургические техники уже практикуются для ускорения регенерации нервов вдоль оболочек на периферии [151], нерешенным остается вопрос, могут ли они быть адаптированы для создания пучков белого вещества, размещенных на корковой оболочке или проходящих в желудочковой системе для связи нескольких областей мозга.
4.7. Расширение нейронной подложки
Независимо от того, является ли цель парных массивов восстановлением потерянной связи или созданием новой связи, процедура обычно следует принципу записи в одной области, используемой в качестве триггера для стимуляции другой области. Эта парадигма влечет за собой захватывающую возможность: вместо того, чтобы напрямую переподключать корковую область к другой корковой области в мозгу пациента, как насчет маршрутизации сигналов через искусственную модель коры? Если бы это было возможно, то в дополнение к восстановлению проводящих путей можно было бы предоставить пациентам дополнительный нервный субстрат.Точно так же, как области мозга могут быть повреждены и стать непригодными для использования из-за инсульта, травмы или дегенеративных состояний, также может быть возможность добавить новую виртуальную или эктопическую кору для компенсации утраченной ткани. Записи единиц по всему мозгу могут быть введены в программную модель или в реальную эктопическую нервную ткань, а затем активность этой модели или нервной ткани будет использоваться для возврата стимуляции в мозг пациента ().
Первоначально такая дополнительная кора головного мозга может существовать как вычислительные модели в программном обеспечении на внешнем компьютере, связанном с пациентом через беспроводные соединения.Однако со временем программное обеспечение можно было представить в виде нейроморфных микрочипов с очень крупномасштабной интеграцией (СБИС). Двунаправленные записывающие и стимулирующие устройства в головном мозге могут быть связаны — через беспроводную телеметрию, широкополосную волоконную оптику [138] или биоинженерные витронервы [69, 112] — с чипами или эктопическими нервными тканями, имплантированными в грудную клетку или брюшину для восстановления утраченной функции.
Фундаментальная гипотеза такого проекта состоит в том, что если бы мозг получил доступ к новой корковой и подкорковой «недвижимости» вовремя, он бы овладел этой недвижимостью и использовал бы ее поведенчески полезным и измеримым образом.Эта гипотеза основана на явлениях, хорошо задокументированных в основной литературе по нейробиологии. Животные, у которых проекции сетчатки неонатально перенаправляются в слуховой таламус, развивают визуально чувствительные клетки в слуховом таламусе и коре головного мозга, даже развивая ретинотопные карты в слуховой коре головного мозга [164]. В дополнение к моделям на животных ранние исследования прямых интерфейсов мозг-компьютер у парализованных людей предполагают, что неокортекс человека может взять на себя представление новых результатов, таких как компьютерные курсоры, фактически добавив «курсорную кору» к традиционному моторному гомункулу [72].
Если модальность восприятия данной области неокортекса в значительной степени определяется внешними входами, можно ли заставить искусственную кору головного мозга следовать тем же правилам? Может ли реальная кора головного мозга быть перестроена внешними сигналами, полученными от искусственных нейронных схем? Столбчатая организация неокортекса, повсеместные особенности синаптической связи цепей внутри этих столбцов и базовая таламокортикальная архитектура — это особенности, которые были широко изучены in vitro и смоделированы с помощью компьютерного моделирования [29,58,91,101].Можно представить себе ребенка с дегенеративным заболеванием, которому имплантировано множество наборов микроэлектродов по всей кортикальной мантии. Эти массивы могут быть взаимно связаны с искусственной корой головного мозга, так что даже когда реальная кора головного мозга ребенка дегенерирует, искусственная кора, которая со временем стала тесно связанной и вовлеченной в нормальную нейронную обработку ребенка, обеспечивала бы дополнительную обработку в качестве компенсирующего механизма [ 134].
Подкорковые структуры, такие как базальные ганглии и гиппокамп, были визуализированы в компьютерных моделях или были изготовлены как микрочипы СБИС [4,12,117].Также были разработаны подходы для характеристики нейронно-компьютерных систем с замкнутым циклом, так что поведение живой нервной ткани может быть сведено к системам уравнений; уравнения, в свою очередь, могут быть визуализированы в аппаратных средствах СБИС [121]. Если пациенту имплантированы пары электродов, можно отслеживать взаимодействия между нейронами в системе и построить динамическую модель, так что если бы целевая область между этими областями была удалена, ее место занял бы модуль СБИС. Можно продублировать несколько областей, так что у человека с неврологическими отклонениями может быть несколько вспомогательных искусственных нейронных модулей, каждый из которых, в свою очередь, соединен друг с другом, чтобы сформировать то, что можно было бы считать вторым мозгом.
Непосредственно связав выжившую ткань мозга с компьютерными моделями потерянных или поврежденных ядер, можно было бы восстановить определенное поведение. У пациента с рабочей памятью и трудностями исполнительного планирования из-за повреждения лобной коры в результате черепно-мозговой травмы или резекции опухоли массивы в теменной коре, миндалине и оставшихся базальных ганглиях могут быть связаны с встроенной реализацией рабочей памяти префронтальной коры и базальных ганглиев. модель [54]. Если модель сможет самостоятельно научиться контролировать себя стратегически и в соответствии с задачами, можно будет восстановить некоторые из этих поведенческих моделей у больного пациента.Аналогичным образом аппаратные реализации сетей с минимальными выбросами, которые самоорганизуются в группы, превышающие количество нейронов в системе, могут служить идеальным экстрацеребральным буфером для пациентов с нарушением памяти [12,40,61,74,81].
Пациентам с болезненными процессами, которые имеют в некоторой степени предсказуемым течением времени, такими как дегенеративные состояния, такие как БАС или РС, массивы могут быть имплантированы до того, как кора головного мозга будет скомпрометирована, что даст клиницистам возможность составить карту связи пациента, прежде чем она будет потеряна.Анатомическая МРТ, включая диффузионно-тензорную визуализацию трактов белых волокон, может быть совместно зарегистрирована на картах, основанных на известных анатомических связях белых волокон человека. Это может быть связано с картами функциональной связности, полученными путем анализа когерентности кортико-кортикопотенциалов, записанных субдуральными сетками, и данными временных рядов фМРТ, обработанными с помощью вейвлет-алгоритмов [1,94,109].
Учитывая замечательную степень пластичности, присущую мозгу млекопитающих, возможно создание совершенно новых соматосенсорных модальностей и эффекторов моторного выхода для восстановления и улучшения познания.Сравнительная нейроанатомия показывает, как разные виды развивают множественные соматотопические карты в коре головного мозга, в то время как исследования показывают не только то, как преждевременная слуховая кора крысы может брать на себя зрительные функции [164], но и то, как дополнительные бочкообразные поля могут быть добавлены к соматосенсорной коре головного мозга животных, выращенных с имеют лишние усы [24,167]. Эти эмпирические исследования раскрывают принципы, с помощью которых можно создавать искусственные расширения и взаимодействовать с мозгом пациента. Помимо восстановления утраченной функции, такие расширения могут предоставить людям органы чувств, которые уже существуют у других животных (например,g., электрорецепция Ornithorhynchidae ), чтобы предоставить пациентам новые компенсаторные методы.
Слух, соматические ощущения и зрение — все это включает органы трансдукции (кортиевый орган, кожные рецепторы, сетчатку), ретрансляционные ядра в таламусе (MGN, VM, LGN) и первичный слой коры (A1, S1, V1). Можно ли сопоставить абстрактные данные со своим собственным релейным ядром и первичной корой для создания искусственных таламокортикальных модулей, которые облегчат создание баз данных или поиск в Интернете у пациентов с нарушениями памяти или исполнительной власти? Подобно тому, как движения вибрисс тесно связаны с сенсорной обработкой гештальта у грызунов, новые соматомоторные системы могут позволить пациенту воспринимать, перемещаться и «взбивать» абстрактные данные.Независимо от того, реализованы ли они в программном обеспечении или в реальной нервной ткани, новые органы могут быть связаны с лобными или теменными интегративными областями мозга пациента. Мультимодальные нейроны теменной коры и таламических пульвинарных ядер, как известно, координируют корковые ансамбли во многих областях [140]. Следовательно, выход слоя V искусственной первичной коры можно использовать для стимуляции электродов, хронически имплантированных в слой IV ассоциативной коры пациента, и слой VI искусственной первичной коры для стимуляции клеток в пульвинарном ядре таламуса пациента ().Двунаправленные интерфейсы могут облегчить интеграцию искусственного таламокортикального модуля в глобальные состояния обработки мозга, такие как бодрствование, REM и медленный сон (т.е. искусственный модуль будет «сновидеть» вместе с мозгом пациента).
Гипотетический компьютерный таламокортикальный «орган» для представления и обработки веб-браузера, реляционной базы данных или других компьютерных данных. Искусственный ретранслятор и первичная кора отправляют свои выходные данные в реальное ядро пульвинара и ассоциативную кору головного мозга пациента.
4.8. Эктопические нейронные модули
В дополнение к искусственным нейронным цепям, визуализированным в кремнии, также возможно вырастить живую эктопическую кору, ядра базальных ганглиев, гиппокамп и другие структуры. Нейронные модели, визуализированные в СБИС или нанотехнологиях, ограничены, потому что эти среды часто подвержены значительным перекрестным помехам и не могут соответствовать требованиям к разводке, присущим реальной нервной ткани [21]. Эктопические нейронные модули могут существовать как экстракорпоральные системы in vitro и , двунаправленно связанные с помощью телеметрии или подкожных соединителей с массивами, имплантированными в мозг пациента.В качестве альтернативы эти модули могут быть инкапсулированными версиями систем in vitro или биоинженерными в автономных органоподобных структурах, чтобы их можно было имплантировать в тело пациента и подключать к массивам в головном мозге с помощью электрических проводов, оптических волокон и т. Д. или витронервес [112,138].
Интерфейсы нейронного чипа могут быть построены для выполнения обработки в качестве вычислительного модуля in vitro . In vitro гибридные устройства нейрон-кремниевая цепь широко изучались [176, 121].Сложные сети нейронов можно культивировать in vitro и поддерживать их жизнь и физиологическую активность в течение многих лет. Множественные отчетливые пространственно-временные колебательные паттерны возникают спонтанно в этих хронических нейронных культурах [160, 161, 166]. Популяции нейронов, прикрепленных к многоэлектродной матрице, могут быть связаны с тканевыми аксонами, которые могут свободно интегрироваться с культи нерва хозяина при трансплантации [69, 112]. Стволовые клетки человека можно уговорить превратиться в нейроны, растущие на многоэлектродной матрице.Такие живые нейронные сети способны воспроизводить различные паттерны активности в ответ на цифровые паттерны, представленные посредством стимуляции через подмножество электродов [113]. Учитывая, что хорошо организованные пространственно-временные согласованные ответы на специфическую сенсомоторную активность являются маркером нормального познания [87], системы in vitro и могут функционировать как новый субстрат для сенсомоторной и, следовательно, когнитивной обработки у пациентов с неврологическими нарушениями.
Использование нейронных культур или органотипических срезов, выращенных in vitro и поверх многоэлектродных массивов, создает множество проблем, не последней из которых является внутренняя проводка, которая спонтанно возникает в культуре ткани.По сравнению с цепями в головном мозге, культуры (диссоциированные, трубчатые или органотипические) развивают многочисленные аномальные связи, включая аутапсы, и, следовательно, вызывают аномальное взрывное поведение [21]. Один из способов смягчить или погасить такой аномальный взрыв — отрегулировать силу связи между культурой и оборудованием. Этот метод преднамеренного вызова режима «амплитудной гибели» связанных осцилляторов был реализован в системах ткань – компьютер [108]. Можно также предотвратить межприступный феномен, промывая культуры нейротрансмиттерами, которые поступали бы из подкорковых эфферентов, чтобы блокировать проводимость калия; однако более элегантный и лучше изученный подход — использовать совместные культуры.Такие совместные культуры включают ткань или срезы из множества областей коры или подкорковых ядер. Совместные культуры септогиппокампа спонтанно проявляют колебательную синаптическую активность на тета-частотах; мускариновые рецепторы в части гиппокампа таких совместных культур активируются ацетилхолином, высвобождаемым афферентами перегородки [35]. Помимо функциональных связей внутри экспланта, можно создавать связи между эксплантами в так называемых «мега» совместных культурах. Было обнаружено, что эти мегакультуры, включающие органотипические срезы из множества областей мозга, вызывают медленноволновую колебательную активность, подобную той, что наблюдается в реальном мозге [6].
Достижения в области биоинженерии предполагают, что эти системы in vitro и могут быть инкапсулированы как имплантированное медицинское устройство или состоять полностью из биологических компонентов. Клетки можно выделить из биоптатов тканей пациентов и использовать для создания функциональных органов или новых гибридов чип-ткань. Аутологичные ткани мочевого пузыря, созданные из собственных клеток пациентов, были недавно имплантированы этим пациентам для восстановления функции мочевого пузыря [5]. Человеческие биоискусственные мышцы (HBAM) представляют собой тканеинженерные конструкции, которые создаются путем суспендирования человеческих мышечных клеток в коллагеновом геле, заливки их в силиконовую форму, содержащую концевые участки прикрепления, и позволяющие клеткам дифференцироваться в течение 8–16 дней [116].Полученная из клеток пациента аутологичная конструкция может быть имплантирована пациенту, не вызывая иммунного ответа.
Такие подходы к тканевой инженерии были расширены за пределы мочевого пузыря и скелетных мышц и включают нервную ткань. Используя самосборку эмбриональных фибробластов и мышиных клеток ганглия дорсального корешка в висящих каплях под действием силы тяжести, ученые смогли создать трехмерные культуры клеток, которые образуют ганглиеподобные микроткани, которые включают сенсорные нейроны и миелинизирующие шванновские клетки [71].Нервные стволовые клетки, полученные при биопсии обонятельного эпителия или эпендимной выстилки, можно культивировать и выращивать на структурированной культуральной среде для воссоздания функциональных нервных цепей. Недавняя работа показала возможность биопсии обонятельного эпителия человека и культуральных предшественников нейронов in vitro [50]. Нервные предшественники, происходящие из обонятельного эпителия человека, также могут быть склонны к формированию нейросфер, которые, в свою очередь, могут приводить к аутологичной трансплантации, при которой минимальный донорский материал может быть изолирован и размножен ex vivo [92].Возможность создания самоорганизующейся многоклеточной нервной ткани без каркаса в сочетании с тем фактом, что плюрипотентные клетки-предшественники нейронов могут быть изолированы от обонятельного эпителия человека, подразумевает, что таламокортикальные, гиппокампальные и другие эктопические нейронные модули могут быть созданы из собственных детей или взрослых. клетки и имплантированные и взаимодействующие с его или ее мозгом для восстановления или усиления функции, которая была нарушена из-за болезни или травмы. Эти эктопические нейронные модули могут включать в себя сосудистые элементы, чтобы гарантировать, что этот новый орган или ткань может васкуляризоваться после имплантации в брюшную полость или другие части тела.Если бы мозг пациента мог взять на себя эту новую корковую недвижимость, то эти новые экстракраниальные структуры нервной ткани потенциально могли бы улучшить движение, общение, повлиять на регуляцию, память и познание (). Внематочная инженерная нервная ткань, имплантированная в жировую подушечку брюшной полости или в другое место тела, может избежать дегенеративных состояний, связанных с нахождением в непосредственной близости от нейротоксической среды в головном мозге; Некоторые теории патофизиологии болезни Альцгеймера предполагают эффект, основанный на градиенте, так что второй, внематочный гиппокамп, имплантированный в брюшную полость и связанный с мозгом через оптоволоконные высокоскоростные каналы связи, будет избавлен от такой нейротоксичности и не подвергнется серьезному образованию бляшек. и дегенеративные последствия болезни Альцгеймера [57].
Аутологичная эктопическая нервная ткань для восстановления когнитивной функции, утраченной в результате травмы головного мозга, врожденных аномалий или дегенеративных состояний. (1) Производится биопсия обонятельного эпителия. (2) Нервные клетки-предшественники выделяются, и клеточные линии создаются путем добавления факторов роста. Кроме того, клетки можно генетически модифицировать для экспрессии новых белков, таких как светочувствительный канал родопсин. (3) Типы клеток культивируют на двунаправленном силиконовом чипе. Нейроны могут быть размещены непосредственно на оксиде затвора транзисторов или на проводящих дисковых электродах.Сборка клеток может быть структурирована в трех измерениях и засеяна сосудистыми предшественниками для обеспечения васкуляризации. (4) Эктопический узел нервной ткани хронически имплантируется пациенту. Эктопическая ткань двунаправленно связана с одним или несколькими сенсорными стимуляторами, имплантированными в мозг, с помощью оптоволоконных каналов со сверхвысокой пропускной способностью.
Для пациентов, которым необходимо пройти одностороннюю гиппокампэктомию для удаления очага припадка или опухоли, можно попытаться восстановить функцию следующим образом: записи из ипсилатеральной энторинальной коры будут использоваться для специфической стимуляции гранулярных клеток в зубчатой извилине органотипический срез гиппокампа, выращенный на мультиэлектродной или мультиоптической матрице.Записи, в свою очередь, от пирамидных нейронов CA1 или субикулума в срезе будут использоваться для стимулирования обратно в неповрежденную энторинальную кору пациента [21]. Если бы контралатеральный гиппокамп был сохранен, то записи нейронов CA3 в культуре можно было бы использовать для стимуляции электродов, размещенных в области CA3 контралатерального гиппокампа (для создания искусственного ассоциативного комиссурального пути). Учитывая, что культура с одним срезом вряд ли сможет служить эквивалентом для всего гиппокампа in situ , можно использовать банки параллельных культур срезов или трехмерные культуры.В самом деле, органоиды, подобные гиппокампу, могут быть биоинженерии с использованием коллагеновых матриц и соответствующих первичных клеток, чтобы дать начало неневральным компонентам, таким как глия и микрососудистая сеть. Аналогичным образом, вместо того, чтобы полностью удалять эпилептогенную височную долю у пациента, ее можно было полностью отсечь in situ (таким образом, предотвращая распространение приступа через серое или белое вещество, но сохраняя сосудистое кровоснабжение), но буферизовать с обеих сторон с помощью нескольких массивов, которые может восстановить связь и, тем не менее, контролировать и, следовательно, предотвращать распространение иктальной активности.
Подобно тому, как человеческие мышечные клетки были увеличены in vitro, и затем трансфицированы для сверхэкспрессии терапевтически полезных белков, точно так же могут быть выделены нервные клетки-предшественники пациента, размножены ex vivo , трансгенно модифицированы, интегрированы в цепь и имплантированы [17]. Будучи аутологичными, такие нейронные модули с меньшей вероятностью вызывают иммунную воспалительную реакцию. Путем проведения трансфекции ex vivo можно полностью избежать системных рисков трансфекции, связанных с использованием вирусов.
4.9. Внутренний нейронный помощник
Кульминацией вспомогательного программного обеспечения и имплантируемых методов, описанных до сих пор, стал бы оптимизированный, постоянно доступный внутренний помощник, который мог бы функционировать как центральный шлюз для часто используемого программного обеспечения, такого как календари и электронная почта, а также к системе самоконтроля. это помогло человеку избежать упрощенного и стереотипного поведения в рамках продолжающейся реабилитации. Чтобы лучше имитировать безмолвную мысль, вместо того, чтобы вводить или произносить запросы вслух, пользователь мог использовать воображаемые жесты или вокализации через нейромоторный протезный интерфейс [136].Ответы могут доставляться через внешний динамик или через стимуляцию коры головного мозга для увеличения синаптической силы распределенных нейронных ансамблей, представляющих воспоминания, связанные с этими сенсорными заповедями. Данные на животных предполагают, что сигналы, доставляемые посредством прямой микростимуляции, могут быть более заметными, чем внешние слуховые стимулы [107]; поскольку способность избегать отвлекающих факторов является ключевым элементом рабочей памяти, такие «чистые» стимулы лучше закодировать и запомнить у пациентов с когнитивными нарушениями.
Путем модуляции активности передней поясной извилины, связанной с сознательным восприятием усилия, внутренний нейронный помощник мог расслабить пациента, когда искусственная система поддерживала память [102]. Убедившись в том, что данный предмет хранился должным образом, пациенту можно было бы сэкономить сознательные усилия, чтобы лучше использовать оставшиеся когнитивные ресурсы для решения других текущих задач. При наличии индивидуального колебательного паттерна, означающего, что элемент был успешно закодирован, устройство может модулировать схемы, связанные с мотивацией, чтобы сигнализировать человеку, что ему не нужно продолжать тратить усилия и время на кодирование этого элемента и можно перейти к другим.
Так же, как первичная моторная и сенсорная кора содержат топографические карты тела, эктопические нейронные модули могут быть созданы, чтобы содержать карты самой корковой мантии (). Мета-карта может способствовать нейробиоуправлению, предоставляя пациенту новый способ восприятия спектральных характеристик мощности и свойств когерентности их собственной мозговой активности. Такой метакортекс мог бы обеспечить еще один уровень избыточной связи между областями, который мог бы компенсировать потерю центров медиальных височных долей или дегенерацию белых волокон.
Электрическая активность, регистрируемая электродами, имплантированными выше и внутри мозга, отображается на искусственной коре головного мозга. Слои V и VI выводят поток метакортекса обратно в область ассоциации (как показано), а также в первичные A1, V1, S1.
5. Уникальные особенности нейрокогнитивного протезирования
Стратегия выбора, имплантации и реабилитации, которая будет использоваться с нейрокогнитивным протезированием, должна быть адаптирована для каждого пациента в степени, недоступной для других медицинских устройств.Частично это происходит из-за сложности нейронного субстрата познания, а частично из-за неоднородного воздействия определенных повреждений или травм на познание человека. Хотя большинство медицинских устройств, как правило, тестируются и утверждаются по принципу «один размер подходит всем», для восстановления высших когнитивных функций может потребоваться более гибкая стратегия. Хотя большинство людей имеют почти идентичные грубые нейроанатомические структуры, тонкая структура мозга сильно зависит от опыта и развития.
Два самых известных медицинских устройства, которые взаимодействуют с нервной системой, кохлеарные имплантаты и стимуляторы глубокого мозга, основаны на фокусировке доставки энергии в одни и те же анатомически определенные области мозга у пациентов с определенным заболеванием. Однако высшие когнитивные функции не так легко сопоставить однозначно между поведением и анатомическим локусом. В то время как определенные структуры важны для определенных когнитивных функций (например, префронтальная кора для исполнительного планирования, гиппокамп для памяти), общее познание опирается на скоординированную деятельность широко распределенных нейронных сетей.
Разработка методов и устройств, обсуждаемых в этом обзоре, будет продолжаться в рамках традиционных клинических исследовательских испытаний. Ведь вместо того, чтобы иметь методы или устройства, предназначенные для узкого лечения одного определенного поведения, более вероятно, что клиницисты будущего вместо этого будут иметь набор инструментов из техник и компонентов устройства. Хотя способ, которым FDA контролирует безопасность нейрокогнитивных протезов, будет таким же, как и для других устройств, определение эффективности представляет собой исключительную проблему.Возможно, потребуется развить новую медицинскую дисциплину, в которой неврологи, нейрохирурги и нейропсихологи будут развивать специализированные знания для оценки того, какие стратегии поведения, неинвазивные и имплантируемые устройства следует использовать.
Хотя различные методы в этом обзоре обсуждались отдельно, многие методы могут принести плоды только в сочетании. Возможно, когнитивные способности нейробиоуправления и rTMS синергетичны. Аналогичным образом виртуальная реальность может быть интегрирована с tDCS, чтобы помочь детям с инсультом повторно акклиматизироваться к классу или изучить новый материал.Выбор методов, параметров и деталей их комбинаций может быть адаптирован к конкретной нейроанатомии, патологии, возрасту, уровню образования, социальному контексту и целям реабилитации человека.
Хотя основная цель нейрокогнитивного протезирования заключается в восстановлении познания и достижении количественных улучшений в повседневной жизни, эта клиническая миссия идет рука об руку с основной научной миссией по пониманию основы самого познания. Как и в случае с любой новой терапией, грань между фундаментальной наукой и клиническим применением будет размыта: между учеными и клиницистами будет происходить постоянный обмен идеями и открытиями.Возможность отслеживать единичную активность сотен отдельных нейронов одновременно, а также иметь возможность вводить сигналы обратно в определенные области мозга, предоставит беспрецедентную научную возможность. Пациенты, участвующие в клинических испытаниях, предназначенных для оценки безопасности и клинической применимости таких устройств, также могут принять участие в дополнительных параллельных испытаниях, проводимых в сотрудничестве с коллегами по фундаментальным наукам.
Ученые восстанавливают память стареющим мышам
Ученые из Кембриджа и Лидса успешно устранили возрастную потерю памяти у мышей и говорят, что их открытие может привести к разработке методов лечения, предотвращающих потерю памяти у людей с возрастом.
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Molecular Psychiatry , команда показывает, что изменения внеклеточного матрикса головного мозга — «леса» вокруг нервных клеток — приводят к потере памяти со старением, но это можно исправить, используя генетические методы. лечения.
Недавно появились доказательства роли перинейрональных сетей (PNN) в нейропластичности — способности мозга учиться и адаптироваться — и создавать воспоминания. PNN представляют собой хрящевидные структуры, которые в основном окружают тормозящие нейроны головного мозга.Их основная функция — контролировать уровень пластичности мозга. Они появляются у людей примерно в возрасте пяти лет и отключают период повышенной пластичности, в течение которого оптимизируются связи в мозге. Затем пластичность частично отключается, что делает мозг более эффективным, но менее пластичным.
PNN содержат соединения, известные как сульфаты хондроитина. Некоторые из них, такие как хондроитин-4-сульфат, подавляют действие сетей, подавляя нейропластичность; другие, такие как хондроитин-6-сульфат, способствуют нейропластичности.С возрастом баланс этих соединений изменяется, а уровень хондроитин-6-сульфата снижается, поэтому наша способность учиться и формировать новые воспоминания изменяется, что приводит к возрастному ухудшению памяти.
Исследователи из Кембриджского и Лидского университетов исследовали, может ли манипулирование хондроитинсульфатным составом PNN восстановить нейропластичность и уменьшить возрастной дефицит памяти.
Для этого команда исследовала 20-месячных мышей, которые считались очень старыми, и с помощью набора тестов показала, что у мышей наблюдается дефицит памяти по сравнению с шестимесячными мышами.
Например, один тест включал проверку того, распознают ли мыши объект. Мышь была помещена в начало Y-образного лабиринта и оставлена для исследования двух идентичных объектов на концах двух рукавов. Через некоторое время мышь снова была помещена в лабиринт, но на этот раз одна рука содержала новый объект, а другая — копию повторяющегося объекта. Исследователи измерили количество времени, которое мышь потратила на изучение каждого объекта, чтобы узнать, запомнила ли она объект из предыдущего задания.У более старых мышей было гораздо меньше шансов запомнить объект.
Команда лечила стареющих мышей с помощью «вирусного вектора», вируса, способного восстанавливать количество 6-сульфат-хондроитинсульфатов в PNN, и обнаружила, что это полностью восстановило память у старых мышей до уровня, аналогичного тому, который наблюдался в младшие мыши.
Доктор Джессика Квок из Школы биомедицинских наук Университета Лидса сказала: «Мы увидели замечательные результаты, когда лечили стареющих мышей этим препаратом.Память и способность к обучению были восстановлены до уровней, которые они не смогли бы увидеть, так как они были намного моложе ».
Чтобы изучить роль хондроитин-6-сульфата в потере памяти, исследователи вывели мышей, которые были подвергнуты генетическим манипуляциям таким образом, что они могли производить только низкие уровни соединения, чтобы имитировать изменения старения. Даже на 11 неделе у этих мышей проявлялись признаки преждевременной потери памяти. Однако повышение уровня хондроитин-6-сульфата с использованием вирусного вектора восстановило их память и пластичность до уровней, аналогичных здоровым мышам.
Что интересно в этом, так это то, что, хотя наше исследование проводилось только на мышах, тот же механизм должен действовать и у людей — молекулы и структуры в человеческом мозге такие же, как и у грызунов. Это говорит о том, что можно предотвратить развитие потери памяти у людей в пожилом возрасте ».
Профессор Джеймс Фосетт, Центр восстановления мозга Джона ван Геста, Кембриджский университет
Команда уже определила потенциальный препарат, лицензированный для использования человеком, который можно принимать внутрь и который подавляет образование PNN.Когда это соединение вводят мышам и крысам, оно может восстановить память при старении, а также улучшить восстановление после травмы спинного мозга. Исследователи изучают, может ли это помочь облегчить потерю памяти на животных моделях болезни Альцгеймера.
Подход, выбранный командой профессора Фосетта — использование вирусных векторов для лечения — все чаще используется для лечения неврологических состояний человека. Вторая команда Центра недавно опубликовала исследование, демонстрирующее их использование для восстановления повреждений, вызванных глаукомой и деменцией.
Источник:
Ссылка на журнал:
Yang, S., et al. (2021) Хондроитин-6-сульфат необходим для нейропластичности и памяти при старении. Молекулярная психиатрия. doi.org/10.1038/s41380-021-01208-9.
4 типа продуктов для поддержки памяти
Tijana87 / iStock / Thinkstock
Если вы чувствуете себя забывчивым, это может быть связано с недостатком сна или рядом других причин, включая генетику, уровень физической активности, образ жизни и факторы окружающей среды.Однако нет сомнений в том, что диета также играет роль в здоровье мозга.
Лучшее меню для поддержки памяти и функций мозга способствует хорошему притоку крови к мозгу — так же, как то, что вы едите, чтобы питать и защищать свое сердце. Исследования показывают, что средиземноморская диета может помочь сохранить остроту стареющего мозга, и все больше доказательств связывает такие продукты, как средиземноморская диета, с улучшением когнитивных функций, памяти и бдительности.
Усильте отзыв, добавив эти продукты в ротацию
Ешьте овощи. Вы вряд ли забудете это сообщение. Употребление достаточного количества овощей, особенно крестоцветных, включая брокколи, капусту и темную зелень, может помочь улучшить память. Попробуйте салат из капусты или замените маисовую лепешку листовой капустой в следующей упаковке для сэндвичей. Жаркое из брокколи также является отличным вариантом для обеда или ужина.
Будьте сладкими от ягод и вишни. Ягоды — особенно темные, такие как ежевика и черника, а также вишня — являются источником антоцианов и других флавоноидов, которые могут поддерживать функцию памяти.Наслаждайтесь горстью ягод или вишни без косточек в качестве закуски, смешанных с хлопьями или запеченных в десерт, богатый антиоксидантами. Вы можете получить эти преимущества от свежих, замороженных или сушеных ягод и вишни
Получите достаточное количество омега-3 жирных кислот. Незаменим для здоровья мозга, в частности, омега-3 жирные кислоты, докозагексаеновая кислота или ДГК могут помочь улучшить память. Морепродукты, водоросли и жирная рыба, в том числе лосось, голубой тунец, сардины и сельдь, являются одними из лучших источников омега-3 жирной кислоты, DHA.Заменяйте рыбу другим мясом один или два раза в неделю, чтобы получить здоровую дозу. Готовьте на гриле, запекайте или жарьте рыбу для максимального вкуса и питательности. Попробуйте тако с лососем и краснокочанной капустой, закажите сардины или попробуйте обжаренный тунец с зеленью на ужин. Если вы не едите рыбу, обсудите другие варианты питания или добавки со своим врачом или диетологом-диетологом. Вы можете получить DHA-омега-3 жирные кислоты из рыбьего жира, морских водорослей или добавок из микроводорослей.
Работа с грецкими орехами. Грецкие орехи, известные своим положительным влиянием на здоровье сердца, также могут улучшать когнитивные функции. Перекусите горстью грецких орехов, чтобы утолить полуденный голод, добавьте их в овсянку или салат, чтобы получить хруст, или смешайте их с овощами для жарки, чтобы получить дополнительный белок.
Хотя нет гарантии, что эти продукты помогут вам вспомнить, куда вы положите ключи завтра, со временем они могут поддерживать хорошее здоровье на всю жизнь.
Мариса Мур, MBA, RDN, LD, зарегистрированный диетолог из Атланты.
исследований по имплантации и восстановлению воспоминаний
Восстановление
Восстановление памяти , восстановление ранее утерянных воспоминаний можно рассматривать с двух точек зрения: общее восстановление из памяти и восстановление подавленной памяти.
Общее вспоминание
Воспоминания формируются связями в мозгу. Ученым действительно удалось найти и сфотографировать клетки энграммы памяти , физическое представление памяти в зубчатой извилине гиппокампа, входной части мозга, ответственной за обучение и память.Клетки энграммы памяти имеют отростки, похожие на щупальца, которые буквально прикрепляются к мозгу. Именно сила этих привязанностей позволяет вспоминать. Когда эти привязанности начинают исчезать, вспоминать их становится трудно. Некоторые ученые утверждают, что не существует такой вещи, как истинный , забывающий , память, исчезающую из мозга; просто затруднения при извлечении, блокирующие отзыв. Однако текущие результаты показывают, что забывание действительно происходит, и на самом деле оно имеет адаптивную (т.е., положительное) значение к нему.
Некоторые причины проблем с восстановлением памяти — это недостаточное использование памяти и травма мозга. Простые напоминания могут помочь восстановить воспоминания, которые трудно восстановить из-за того, что они не используются. Думайте об этом как о дороге. Если бы произошел оползень и небольшая дорога была разрушена, любой город в конце этой дороги будет недоступен. Однако, если вокруг места повреждения будут построены другие дороги, то город снова станет доступным.
Болезнь Альцгеймера — нейродегенеративное заболевание, частым симптомом которого является потеря памяти.Исследования на мышах привели исследователей к мысли, что они могут использовать синий свет в мозгу, названный оптогенетикой , чтобы вызвать утерянные воспоминания о пациентах с болезнью Альцгеймера и эффективно восстановить многие из их утерянных воспоминаний. Этот тип процедуры в конечном итоге может сработать и для людей с амнезией, хотя необходимы дальнейшие исследования.
Подавленные воспоминания
Подавленные воспоминания относятся к бессознательным воспоминаниям, заблокированным для того, чтобы защитить вас от психологической боли от травматических воспоминаний.
Идея подавленных воспоминаний, особенно связанных с сексуальным насилием в раннем детстве, была горячей темой в судебной системе в течение многих лет. В то время как некоторые психологи считают, что подавленные воспоминания можно восстановить с помощью интенсивной терапии, другие указывают на отсутствие научной достоверности в поддержку процесса, описанного в этих терапевтических сеансах восстановления памяти. Эти ученые считают, что «восстановленные» воспоминания в этих сценариях на самом деле являются ложными воспоминаниями, имплантированными в процессе терапии.
Имплантация
Итак, мы увидели, что в некоторых случаях восстановление памяти действительно кажется научно правдоподобным, а в других — нет. А как насчет второй половины вашего спора с братом или сестрой? Можно ли изменить или имплантировать память?
Если коротко, то да. Принципы гештальта показывают, как наше восприятие мира изменяется из-за того, как мы видим вещи, а не только из-за того, что мы видим. Психологи обнаружили, что то, что мы записываем в памяти, является предполагаемой компиляцией окружающей среды, а не совсем тем, что мы воспринимали.
Например, будет ли бабушка или дедушка в драке вашего брата с большей вероятностью подойти к дереву? Возможно, ваша память заполнила для вас пробел после того, как вы заметили, что на дереве сидит кто-то постарше. Ваш разум выбрал бы то, что казалось более логичным, и вставил эту информацию в память.
Имплантация памяти , когда ложные или неточные воспоминания закрепляются и считаются правдой, может иметь серьезные последствия для нашей правовой системы, что придает большое значение опознанию очевидцев.Американская организация под названием Innocence Project подробно описывает способы, с помощью которых воспоминания могут быть навсегда изменены в юридических ситуациях. Два из них:
- Эффект демонстрации , при котором подозреваемый показан свидетелю посреди места преступления, таким образом связывая человека (невиновного или нет) с преступлением, о котором свидетельствует память свидетеля.
- Редакция памяти , в которой свидетели меняют свои описания того, что они видели, услышав или увидев подозреваемого, идентифицированного властями, чтобы соответствовать этому подозреваемому.
Человеческой памятью можно манипулировать такими простыми вещами, как внушения. Вот почему восстановление подавленной памяти вызывает столько споров. Было бы легко случайно предположить человеку, что он подвергся насилию и намеренно пытался избежать воспоминаний. Через несколько часов после того, как ему сказали это сообщение, разум человека может фактически создать сфабрикованное воспоминание, соответствующее тому, что он сказал.
Менее серьезный случай — это любимая семейная история, которая рассказывается снова и снова, но меняется с каждым рассказом.Со временем те, кто слышит историю, будут помнить то, что было рассказано в истории, а не реальное событие. Это еще одно возможное объяснение расхождения между вашими воспоминаниями и воспоминаниями вашего брата или сестры, которые были раньше.
Краткое содержание урока
Человеческая память больше похожа на губку в контейнере, чем на стальную ловушку. Хотя забвение действительно происходит, более вероятно, что память есть, но мы не можем ее восстановить. Восстановление памяти происходит, когда новые пути используются для обозначения исчезнувших воспоминаний.Ученые также работают над методами активации воспоминаний с помощью оптогенетики , которые могут помочь пациентам с болезнью Альцгеймера и амнезией.
Имплантация памяти может легко происходить из-за ошибок кодирования внушения и / или сенсорного восприятия. Мозг не работает как фотоаппарат, и воспоминания часто изменяются без нашего ведома об этом факте.
ИСПРАВИТЬ: восстановление базы данных в памяти завершается ошибкой в SQL Server 2016 и SQL Server 2017
Признаки
Рассмотрим следующий сценарий:
У вас есть база данных, которая использует оперативную обработку транзакций (OLTP) в памяти в Microsoft SQL Server 2016 или SQL Server 2017.
Диск содержит $ FSLOG, который отображается как ПОЛНЫЙ.
В этом сценарии восстановление базы данных завершается ошибкой при любом из следующих условий:
При перезапуске службы SQL Server. В этой ситуации, если база данных перезагружается, вы можете заметить, что восстановление базы данных завершается сбоем и возвращает ошибку 5511. Кроме того, база данных может перейти в режим ПОДОЗРЕНИЯ.
При попытке восстановить базу данных из резервной копии. В этой ситуации база данных может не подключиться к сети из-за повреждения записи журнала файловой системы. Например, если имя файла содержит шаблон имени «ffff».
В этих условиях могут появиться сообщения об ошибках следующего вида:
Msg 5511, уровень 16, состояние 10
Запись журнала файловой системы FILESTREAM ‘fba1eafd-fc759c68- ffff .045e1502-038a6397-0000.d790ce11-7d80-4654-9ec0-0c7f4f7c5388.0-0.100001 6 ‘в папке журнала поврежден.
Msg 3167, уровень 16, состояние 1
ВОССТАНОВЛЕНИЕ не удалось запустить базу данных Имя базы данных
Сообщение 3013, уровень 16, состояние 1
RESTORE DATABASE аварийно завершает работу.
Msg 3414, уровень 21, состояние 1
Произошла ошибка во время восстановления, препятствующая перезапуску базы данных DatabaseName . Диагностируйте ошибки восстановления и исправляйте их или выполняйте восстановление из заведомо исправной резервной копии.Если ошибки не исправлены или не ожидаются, обратитесь в службу технической поддержки
Разрешение
Эта проблема устранена в следующем накопительном обновлении для SQL Server:
Накопительное обновление 3 для SQL Server 2017
Накопительное обновление 6 для SQL Server 2016 с пакетом обновления 1 (SP1)
О накопительных обновлениях для SQL Server:
Статус
Microsoft подтвердила, что это проблема продуктов Microsoft, перечисленных в разделе «Применимо к».
Список литературы
Узнайте о терминологии, которую Microsoft использует для описания обновлений программного обеспечения.
