Электроимплантат вернул мозгу память и внимание
Стимулируя нейронный центр, влияющий на высшие когнитивные функции, можно смягчить когнитивные нарушения в травмированном мозге.
После травм мозга, особенно тяжёлых и средней тяжести, человек нередко остаётся жить с когнитивными нарушениями: он не может ни на чём надолго сосредоточить внимание, не может вспомнить, что ему только что говорили (то есть у него плохо функционирует рабочая память) и т. д. Эти функции не то чтобы отключены, но ослаблены. Считается, что так происходит из-за проблем с таламусом.
Таламус, или зрительные бугры, – особая область мозга, о которой мы часто говорим как о сенсорном хабе: в него стекается информация от всех органов чувств, кроме обонятельных, а от него расходится по другим мозговым областям, которым она нужна. Но также таламус играет большую роль в координации других когнитивных процессов, вроде управления вниманием, памятью, принятием решений; в целом от него во многом зависит текущая работа сознания. При травмах, когда много нейронов гибнет, слабеют нейронные цепи, которые позволяют таламусу регулировать процессы, происходящие в других отделах мозга.
Однако работу повреждённых цепочек можно улучшить с помощью имплантата, который будет стимулировать латеральные центральные ядра таламуса в каждом полушарии – именно эти участки таламуса участвуют во внимании, памяти и прочем. В экспериментах сотрудников Стэнфордского университета и коллег из других научных центров США участвовали пять человек в возрасте от 22 до 60 лет. Все они как минимум два года страдали от продолжающихся когнитивных проблем, связанных с травмой мозга. Хотя сейчас имплантировать электроды в мозг, в общем-то, не проблема, в данном случае нужно было установить их как можно точнее. Мозг отличается индивидуальными особенностями, кроме того, после травмы в нём происходят некоторые изменения – пусть на первый взгляд небольшие, но при определённых задачах они оказываются существенными. И сейчас, например, нужно было по разным измерительным данным строить виртуальные модели мозга для каждого участника эксперимента, чтобы понять, куда ему ставить электроимплантат – ошибка буквально на пару миллиметров сделала бы все усилия бесполезными.
Затем последовал период настройки имплантатов, а потом у них начинался уже рабочий режим: в течение трёх месяцев по 12 часов в день имплантаты генерировали ток частотой 150–185 Гц. Через три месяца все пять подопытных проходили тесты на внимание, на рабочую память и на умение правильно переключаться между разными задачами. В статье в Nature Medicine говорится, что внимание улучшилось в среднем на 30,7%, а скорость выполнения когнитивных тестов увеличилась на 32%. Эти улучшения и ускорения лучше чувствуются не из цифр, а из свидетельств одной из участниц эксперимента: она сказала, что со стимуляцией она наконец смогла запомнить, сколько у неё денег осталось на счету, снова начала читать книги (раньше она просто не могла удержать внимание и увязать в прочитанном материале одно с другим) и перестала превышать скорость, водя машину (тогда как прежде она просто забывала убрать ногу с педали газа).
По условиям исследования у одного из добровольцев следовало отключить имплантат на три недели – и через три недели его когнитивные показатели упали на 34%. То есть влияние ядер таламуса на когнитивные процессы имеет место, если имплантат включать каждый день. Это, конечно, впечатляет – то, что в повреждённом мозге, который так и не оправился от травмы, электронное устройство помогает направить нейронные сигналы в нужное русло с нужной силой, пусть даже если само устройство должно регулярно работать. Вообще же про благотворное влияние стимуляции на самые разные мозговые процессы сейчас только успевай читать: мы писали, что разные способы стимуляции электрическим током стимулируют память, помогают справиться с инсультом, возвращают подвижность парализованной руке и даже помогают воспринимать иностранные языки.
