Newswise — МИННЕАПОЛИС/СТ. ПОЛ (15.03.2024) — Впервые исследователи из Университета городов-побратимов Миннесоты показали, что неинвазивная стимуляция мозга может изменить конкретный мозговой механизм, который напрямую связан с поведением человека. Это важный шаг вперед в открытии новых методов лечения заболеваний головного мозга, таких как шизофрения, депрессия, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

Исследование было недавно опубликовано в Природные коммуникации рецензируемый научный журнал открытого доступа.

Исследователи использовали так называемую «транскраниальную стимуляцию переменным током» для модуляции активности мозга. Этот метод также известен как нейромодуляция. При подаче небольшого электрического тока на мозг время активности клеток мозга смещается. Эта модуляция нейронного времени связана с нейропластичностью, которая представляет собой изменение связей между клетками мозга, необходимое для человеческого поведения, обучения и познания.

«Предыдущие исследования показали, что активность мозга была привязана по времени к стимуляции. В этом новом исследовании мы обнаружили, что эти отношения медленно менялись, и мозг со временем адаптировался по мере добавления внешней стимуляции», — сказал Александр Опиц, доцент кафедры биомедицинской инженерии Университета Миннесоты. «Это показало, что активность мозга изменилась так, как мы не ожидали».

Этот результат называется «прецессией нейронной фазы». Это когда активность мозга постепенно меняется с течением времени в зависимости от повторяющегося паттерна, например внешнего события или, в данном случае, неинвазивной стимуляции. В этом исследовании все три исследованных метода (вычислительные модели, люди и животные) показали, что внешняя стимуляция может со временем изменить активность мозга.

«Время повторения этого паттерна оказывает прямое влияние на мозговые процессы, например, на то, как мы ориентируемся в пространстве, учимся и запоминаем», — сказал Опиц.

Открытие этой новой техники показывает, как мозг адаптируется к внешней стимуляции. Этот метод может увеличить или уменьшить активность мозга, но наиболее эффективен, когда он нацелен на определенные функции мозга, влияющие на поведение. Таким образом можно улучшить долговременную память и обучаемость. Долгосрочная цель — использовать эту технику для лечения психиатрических и неврологических расстройств.

Опиц надеется, что это открытие поможет улучшить знания и технологии в клиническом применении, что может привести к более персонализированным методам лечения шизофрении, депрессии, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона.

Помимо Опитца, в исследовательскую группу входили соавторы Майлз Вишневски и Гарри Тран. В число других членов команды из факультета биомедицинской инженерии Университета Миннесоты входят Чжихэ Чжао, Закари Хей, Нипун Перера, Иван Алексейчук, Сина Ширинпур и Джонна Роттевел. Это исследование проводилось в сотрудничестве с доктором Яном Циммерманном, доцентом Медицинской школы Университета Миннесоты.

Эта работа поддерживалась главным образом Национальным институтом здравоохранения (NIH) вместе с Фондом исследований поведения и мозга и Инициативой открытий, исследований и инновационной экономики Миннесоты (MnDRIVE) Университета Миннесоты. Вычислительные ресурсы были предоставлены Миннесотским суперкомпьютерным институтом (MSI).

Чтобы прочитать всю исследовательскую работу под названием «Вызванная прецессия нейронной фазы посредством экзогенных электрических полей», посетите веб-сайт Nature Communications.