Neurony wytwarzają rytmiczne wzorce aktywności elektrycznej w mózgu. Jednym z nierozstrzygniętych pytań w dziedzinie neuronauki jest to, co przede wszystkim napędza te rytmiczne sygnały, zwane oscylacjami. Naukowcy z University of Arizona odkryli, że zwykłe pamiętanie wydarzeń może je wywołać, nawet bardziej niż wtedy, gdy ludzie doświadczają rzeczywistego wydarzenia.
Naukowcy, których odkrycia opublikowano w czasopiśmie Neuron, skupili się w szczególności na tak zwanych oscylacjach theta, które pojawiają się w obszarze hipokampu mózgu podczas czynności takich jak eksploracja, nawigacja i sen. Hipokamp odgrywa kluczową rolę w zdolności mózgu do zapamiętywania przeszłości.
Przed tym badaniem uważano, że środowisko zewnętrzne odgrywa ważniejszą rolę w napędzaniu oscylacji theta, powiedział Arne Ekstrom, profesor poznania i systemów neuronowych na Wydziale Psychologii UArizona i starszy autor badania. Ale Ekstrom i jego współpracownicy odkryli, że pamięć generowana w mózgu jest głównym motorem aktywności theta.
„Co zaskakujące, odkryliśmy, że oscylacje theta u ludzi są bardziej rozpowszechnione, gdy ktoś po prostu pamięta rzeczy, w porównaniu z bezpośrednim doświadczaniem zdarzeń” – powiedziała główna autorka badania Sarah Seger, absolwentka Wydziału Neuronauki.
Wyniki badania mogą mieć wpływ na leczenie pacjentów z uszkodzeniem mózgu i zaburzeniami poznawczymi, w tym pacjentów, którzy doświadczyli drgawek, udaru mózgu i choroby Parkinsona, powiedział Ekstrom. Powiedział, że pamięć może być wykorzystywana do tworzenia stymulacji z wnętrza mózgu i napędzania oscylacji theta, co z czasem może potencjalnie prowadzić do poprawy pamięci.
Naukowcy z UArizona współpracowali przy badaniu z naukowcami z University of Texas Southwestern Medical Center w Dallas, w tym neurochirurgiem dr Bradem Legą i technikiem badawczym Jennifer Kriegel. Naukowcy zrekrutowali 13 pacjentów, którzy byli monitorowani w ośrodku w ramach przygotowań do operacji padaczki. W ramach monitoringu do mózgów pacjentów wszczepiano elektrody wykrywające sporadyczne napady padaczkowe. Naukowcy zarejestrowali oscylacje theta w hipokampie mózgu.
Pacjenci brali udział w eksperymencie wirtualnej rzeczywistości, w którym otrzymali joystick, aby na komputerze nawigować do sklepów w wirtualnym mieście. Kiedy dotarli we właściwe miejsce, eksperyment wirtualnej rzeczywistości został wstrzymany. Naukowcy poprosili uczestników, aby wyobrazili sobie miejsce, w którym rozpoczęli nawigację, i poinstruowali ich, aby mentalnie nawigowali po trasie, którą właśnie przebyli. Następnie naukowcy porównali oscylacje theta podczas początkowej nawigacji z późniejszym wspomnieniem trasy przez uczestników.
Podczas rzeczywistego procesu nawigacji za pomocą joysticka oscylacje były rzadsze i trwały krócej niż oscylacje, które występowały, gdy uczestnicy po prostu wyobrażali sobie trasę. Tak więc naukowcy doszli do wniosku, że pamięć jest silnym motorem oscylacji theta u ludzi.
Ekstrom powiedział, że jednym ze sposobów na zrekompensowanie upośledzonej funkcji poznawczej jest trening poznawczy i rehabilitacja.
„Zasadniczo bierzesz pacjenta, który ma zaburzenia pamięci, i próbujesz nauczyć go, jak lepiej zapamiętuje” – powiedział.
W przyszłości Ekstrom planuje przeprowadzić te badania na swobodnie chodzących pacjentach, w przeciwieństwie do pacjentów w łóżkach, i sprawdzić, jak swobodna nawigacja wypada w porównaniu z pamięcią pod względem oscylacji mózgu.
„Możliwość bezpośredniego porównania oscylacji, które były obecne podczas pierwotnego doświadczenia, i podczas późniejszego odzyskiwania tego jest ogromnym krokiem naprzód w tej dziedzinie pod względem projektowania nowych eksperymentów i zrozumienia neuronowych podstaw pamięci” – powiedział Seger.