過去 20 年間、神経科学者は、脳深部刺激法 (脳の特定の領域に埋め込まれた電極が標的の神経回路を介して電気インパルスを送る技術) を使用して、運動障害および神経障害を治療してきました。最近では、記憶力を高めるために脳を刺激する試みも行われていますが、結果はまちまちです。今日 Nature Communications に掲載された研究では しかし、研究者チームは、以前の研究ではほとんど無視されていた脳の領域を刺激し、その刺激をより戦略的かつ選択的に適用することにより、より確実に記憶を強化することに成功しました.
この発見は、いつの日か、アルツハイマー病やその他の記憶障害を伴う症状の治療に重要な臨床応用をもたらす可能性があります。しかし、短期的には、脳の外面の領域である左外側側頭葉皮質の記憶機能への重要性について示していることも重要です. 「この研究は、脳のこの部分が、学習した情報を統合する接着剤を作るために非常に重要であるという知恵を補強します」と、この研究には関与していないニューヨーク大学医学部の神経科学者 György Buzsáki は述べています。
ペンシルバニア大学の心理学教授であるマイケル・カハナと、当時ペンシルバニア大学の認知神経調節部門のディレクターであったダニエル・リズートが率いるグループは、治療にすでに侵襲的な神経外科的処置が含まれていたてんかん患者を対象に実験を行いました。患者が後で覚えるように求められる一連の単語を見せられると、研究者は脳のいくつかの領域で活動を記録しました。次に、機械学習アルゴリズムを使用して、各個人の「記憶モデル」を構築しました。これは、患者の神経反応、より具体的には、記憶ネットワーク全体の低頻度および高頻度の活動のパターンの変化を読み取ることができました。単語を覚える確率を予測します。患者が 50% 以上の確率で忘れる可能性があるとモデルが予測した場合、左外側側頭葉皮質への刺激がトリガーされました。これは、言語に関連するタスクを含む記憶タスク中にアクティブになることが知られている脳の表面領域です。
カハナ氏は、被験者の記憶のために「本質的に制御システムを構築した」と語った。彼と彼の同僚は、制御システムを使用することで、患者は制御システムを使用しない場合よりもタスクの単語を約 15% 多く覚えることができることを発見しました。
昨年発表された研究では、チームは、患者の脳の状態が単語を覚えている可能性が高いことを示している場合、刺激を誘発するとタスクのパフォーマンスが低下することを発見しました。 「それは、脳が悪い記憶状態にあるとき、患者が何かを思い出そうとしているときにパターンがそうでないときだけです」とカハナは言いました、「その刺激は記憶を改善する可能性が高いです。」
リズトはその意見を繰り返した。 「患者の脳の状態は、記憶力の改善効果を促進する上で非常に重要です」と彼は言いました. 「脳への刺激を進行中の脳のリズムに結びつけることで、確実に記憶を強化できることを示しました。」
他の研究者グループも、記憶を助けるために脳を刺激する実験を行っていますが、これらのプロジェクトは通常、人間の記憶ネットワークのコア領域、つまり、記憶の形成と検索を可能にする重要な機能を実行する内側側頭葉と海馬を対象としていました。思い出。これらの研究のほんの一握りが成功を報告しましたが、他の多くは、刺激が記憶のパフォーマンスに影響を与えなかったか、混乱させたことを発見しました.
対照的に、外側側頭皮質は解剖学的にも機能的にも記憶の中心ではないように見えますが、それを刺激することで、Kahana と Rizzuto のチームにより良い結果が得られました。外側側頭葉皮質は、Rizzuto が記憶強化に向けた刺激の「ホット スポット」と呼んでいるもののようです。それを操作すると、その領域と海馬の間の接続パターンが変化し、それによって記憶システムによりグローバルな影響が及ぶ可能性があります。 「記憶ネットワークのこの 1 つのノードを刺激することは、周辺にあり、[最初に] 開始する場所ではありませんが、ネットワークをより広く変化させることを示すことができました」と彼は言いました。
Rizzuto 氏は次のように述べています。しかし、彼はまた、「この結果の根底にある接続性の変化を正確に理解していない.おそらく、左外側側頭皮質の言語への関与は、集中するのに適した場所です. 「私たちは、人間の学習と記憶にとって言語が重要であることを知っています。これにより、私たちの人生のエピソードを表現することができます」と Rizzuto 氏は言います。それでも、外側側頭皮質は、より一般的に記憶信号を改善する方法で、記憶ネットワーク内の他のノードに接続している可能性もあります。その場合、その効果は結局、必ずしも言語に固有のものではないかもしれません。チームは現在、この可能性を調査しています。
外側頭葉皮質の刺激が記憶を改善する方法に関係なく、脳の表面上のその位置は、海馬や内側側頭葉よりもはるかに魅力的な介入の標的になると、ニューヨーク大学の神経生理学を専門とする助教授であるニコール・スワンは述べた。オレゴン。 「より慢性的な刺激システムを使用した方が、到達しやすく、臨床的に刺激するのがより安全になる可能性があります。」
ペンシルベニア大学の研究者は現在、国防高等研究計画局 (DARPA) のアクティブ メモリの復元プログラムの一環として実施された研究を拡大し、外傷性脳損傷やアルツハイマー病など、記憶障害に関連する他の病気や障害に対処したいと考えています。 . (Kahana と Rizzuto は、その目標を達成し、デバイスの完全に埋め込み可能なバージョンを開発するために、Nia Therapeutics という会社を共同設立しました。)若いか年寄りか、外傷性脳損傷の背景があるかどうか、男性か女性かは問題ではありません」と Rizzuto 氏は言います。 「これにより、[他の障害] に対する効果的な治療法を開発できるという自信が持てます。」
その点に到達するために、チームはその研究を再現し、他の刺激パターンや他の脳領域の標的の影響を調査する必要がある. 「それは特に外側側頭皮質の使用を動機づけるでしょう」と彼女は言いました.
Buzsáki 氏は、適切な記憶が確実に強化されるようにする方法など、考慮すべき他の要素も指摘しました。この実験では、研究者は患者に研究資料を覚えさせることに焦点を合わせたと彼は言いました — しかし、この刺激方法は、あまり臨床的でない設定で重要なことを人々が選択的に覚えていることをどのように保証できるのでしょうか?
「[研究者] が取り組む問題は、現在、この分野で最もエキサイティングなものの 1 つです」と Swann 氏は述べています。 「これは重要な原則の証明です…臨床応用への潜在的な関連性を判断するのに役立つ将来の研究を楽しみにしています。」
