Как в фильме "Вспомнить всё"

Кратковременная электрическая стимуляция гиппокампа, центра памяти и связей между разными регионами мозга, заметно улучшает способность человека запоминать новую информацию и вспоминать уже известные ему события и факты на протяжении суток. К такому выводу пришли ученые, наблюдавшие за изменениями в когнитивных способностях добровольцев, чей мозг облучался при помощи магнитов.

Результаты эксперимента и возможные способы применения этой методики в медицинской практике были представлены в журнале Science.
В последние годы нейрофизиологи все чаще обнаруживают, что электрическая или магнитная стимуляция головного или спинного мозга часто приводит не только к нарушениям в его работе, но и к относительно положительным изменениям. К примеру, в 2012 году швейцарские ученые выяснили, что электростимуляция поврежденного позвоночника после его срастания возвращает подвижность крысам, а в мае прошлого года их британские коллеги заставили нескольких своих соотечественников считать в два раза быстрее за пять дней тренировок и магнитно-электрической стимуляции мозга.
Джоэл Восс из Северо-Западного университета в Чикаго и его коллеги несколько лет ломали голову над тем, как можно использовать электрошок для стимуляции гиппокампа. Он представляет собой особый регион мозга, отвечающий за кратковременную и долговременную ассоциативную память, формирование эмоций, а также связи между разными регионами нервной системы. Нарушения в работе гиппокампа, возникающие в результате нейродегенеративных заболеваний и психических расстройств, приводят к серьезнейшим нарушениям в работе памяти и разума.
Проблема заключается в том, что к этому отделу мозга крайне сложно подступиться. Во-первых, он находится на большой глубине, что не позволяет управлять работой гиппокампа при помощи «бесконтактной» магнитной электростимуляции. Существующие сегодня магниты не обладают достаточной мощностью и точностью для того, чтобы генерировать электрические импульсы достаточной силы в нейронах гиппокампа и при этом не мешать работе других частей мозга. Прямое подключение электродов к гиппокампу вряд ли можно будет применять на медицинской практике, а его химическая стимуляция невозможна из-за присутствия множества разнородных нервных клеток в этой области мозга, реагирующих на свои собственные наборы сигнальных молекул.
Когда Восс и его коллеги просматривали данные и снимки, полученные при помощи магнитно-резонансного томографа во время наблюдений за работой гиппокампа при решении разного рода задач, им в голову пришла блестящая и действительно остроумная идея. Они заметили, что к гиппокампу каждого человека напрямую подключено несколько пучков нервных клеток в области темени, часть из которых находится буквально в сантиметре от поверхности.
Предположив, что эти нейроны можно использовать в качестве «провода» для стимуляции гиппокампа, нейрофизиологи собрали 16 добровольцев и предложили им принять участие в опытах по улучшению памяти. Во время эксперимента исследователи усаживали своих подопечных за стол и просили их сыграть несколько раундов в простую игру. Ученые показывали добровольцам пары из фотографий лиц людей и подписанных под ними слов, которые участники опытов должны были постараться запомнить. Через несколько секунд Восс и его коллеги демонстрировали те же самые снимки с пустыми полями и просили участников эксперимента вспомнить связанные с ними слова.
Перед каждым сеансом игры Восс и другие ученые прикрепляли к темени каждого добровольца коробочку, которая, как они объясняли участникам эксперимента, должна была улучшить их память, и включали ее на 20 минут. Секрет заключался в том, что реальный электромагнитный стимулятор мозга находился в ней не всегда — в половине случаев коробка была муляжом. Такой обман был необходим для того, чтобы различать самовнушение и эффект работы прибора.
Через пять дней ученые заметили неожиданно серьезные улучшения в работе ассоциативной памяти у той группы добровольцев, которая участвовала в реальных экспериментах по стимуляции гиппокампа. Как отмечает Восс, «они (участники опытов) запоминали больше пар слов после стимуляции, чем перед началом эксперимента, что означает, что их способность к обучению заметно улучшилась. Этого не происходило в случае с теми людьми, которые участвовали в фейковых опытах или среди членов контрольной группы».
В среднем добровольцы запоминали на 40% больше пар лиц и слов после электростимуляции, причем этот эффект сохранялся на протяжении суток. Заметно менялась и работа самого гиппокампа. После пяти дней стимуляции активность других областей мозга, связанных с центром памяти, повысилась на 17–48%, что может объяснять то, почему участники эксперимента стали лучше запоминать ассоциации между картинками и словами.
Пока данная система, как подчеркивают авторы статьи, не готова ни для стимуляции памяти здоровых людей, ни для лечения расстройств нервной системы. Первому ее применению заметно мешает то, что поверхностные нейроны, напрямую связанные с гиппокампом, находятся в самых разных регионах висков у каждого человека. По этой причине ученым приходилось сканировать мозг каждого добровольца при помощи МРТ-томографа и подбирать индивидуальную методику стимуляции. Из-за этого стимуляторы памяти вряд ли можно будет увидеть на прилавках магазинов рядом с электронными гаджетами.
Если говорить о лечении болезни Альцгеймера, других нейродегенеративных расстройств и психических заболеваний, то ученые пока не берутся предполагать, какие изменения произойдут, если они попытаются простимулировать один из регионов гиппокампа в мозге таких больных. Тем не менее Восс и его коллеги достаточно оптимистично смотрят на психиатрические перспективы их методики, отмечая ее точечный характер и отсутствие каких-либо побочных эффектов.
«Одно из ключевых преимуществ этого подхода — мы можем нацелиться на конкретные регионы мозга, которые вызывают проблемы у пациентов, и при этом нам не приходится «поливать» лекарствами весь мозг. Даже небольшие изменения в работе сломанных цепочек нейронов в голове людей с поврежденным мозгом или болезнью Альцгеймера могут заметно облегчить им жизнь и вернуть память», — заключает ученый.