Исследователи, работающие по заказу Агентства перспективных оборонных разработок (DARPA) министерства обороны США, на конференции Общества нейробиологов в Чикаго представили доказательства принципиальной возможности создания имплантатов, которые могут стимулировать долговременную память. Об этом пишет Nature. Конференция состоялась 17–21 октября 2015 года. Исследователи заявили, что они научились имитировать сигналы, переводящие кратовременную память в долговременную.

Считается, что за консолидацию памяти, то есть перевод кратковременной памяти в долговременную, отвечает гиппокамп, парная структура головного мозга, расположенная в медиальных височных отделах полушарий. Она же отвечает и за формирование кратковременной памяти на основе сенсорной информации, а также восприятия человеком пространства и времени. Исследователи выяснили, что при консолидации памяти возникает сигнал, проходящий от участка CA3 гиппокампа в CA1.

По мнению исследователей, точная имитация этого сигнала позволит стимулировать долговременную память у людей, включая перенесших травму головы военных и пожилых. Ученые проводили исследования на людях, страдающих эпилепсией с установленными мозговыми электродами для записи электроэнцефалограммы мозга и стимуляции отдельных его зон. В эксперименте участвовали 12 человек. Сперва ученые показывали участникам эксперимента различные изображения, а спустя полторы минуты просили вспомнить, какие из них они видели.

Во время показа изображений ученые вели запись сигналов, проходящих между зонами CA3 и CA1. Затем, на основе полученных данных, они разработали алгоритм, способный предугадывать вид сигнала, который должен прийти из CA3, по активности зоны CA1. В 80 процентов случаев реальный сигнал зоны CA3 был предсказан точно. Ученые полагают, что благодаря этому алгоритму они смогут стимулировать CA1, а значит и консолидировать память, даже если клетки зоны CA3 сильно повреждены.

В пользу этого предположения говорят эксперименты, проводившиеся на обезьянах в начале 2010-х годов. Обезьян учили запоминать различные картинки, а за правильное запоминание их поощряли соком. У некоторых животных во время эксперимента стимулировалась зона CA1 гиппокампа. По итогам эксперимента оказалось, что обезьяны, которым стимулировали CA1, быстрее запоминали изображения, чем животные, не подвергавшиеся стимуляции.

В рамках нового исследования уже был проведен один эксперимент по стимуляции зоны CA1 гиппокампа у женщины, страдающей эпилепсией. Впрочем, по словам ученых, говорить о результатах пока рано. Эксперименты планируется распространить и на других добровольцев с мозговыми электродами. По итогам этих исследований может быть разработан первый образец прибора, стимулирующего зоны гиппокампа, ответственные за консолидацию памяти.

Между тем, ученые полагают, что обнаружение и имитация сигнала, проходящего между CA3 и CA1, может оказаться недостаточным для стимуляции долговременной памяти. Например, в случае повреждения клеток зоны CA1 одной лишь имитации сигнала может оказаться недостаточно. Такими исследованиями по заказу DARPA занимаются ученые Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. Работы ведутся по проекту создания приборов, которые смогут стимулировать память солдат с повреждениями головы.

По заказу DARPA также работает команда исследователей из Университета Пенсильвании. Эти исследователи пришли к выводу, что стимуляция медиальных височных долей мозга может улучшать память. Во время экспериментов на людях с эпилепсией выяснилось, что при ухудшении памяти, стимуляция приводит к улучшению, однако у людей с хорошей памятью при стимуляции наблюдается обратный эффект. В их эксперименте участвовали 28 человек с мозговыми электродами.

Ученые давали участникам эксперимента ознакомиться со списком слов, а затем попытаться вспомнить их в заданном порядке. При этом исследователи вели запись мозговой активности. На основе записи они разработали алгоритм, который при повторении эксперимента смог с высокой точностью предсказывать вероятность вспоминания того или иного слова. При этом, во время чтения людьми слов, для которых была высока вероятность забывания, исследователи проводили стимуляцию; вероятность запоминания возрастала на 140 процентов.

Программа DARPA по созданию имплантатов, стимулирующих долговременную память, стартовала в феврале 2014 года. В ней участвуют две группы исследователей. Университет Южной Калифорнии получил на проведение работ 15 миллионов долларов, а Университет Пенсильвании — 22,5 миллиона долларов.

Автор: Василий Сычёв