Ar putea tehnologia să ajute la stimularea creierului?

Aveți o listă lungă de cumpărături pe care trebuie să o țineți minte? Sau poate trebuie să rețineți numele participanților la o întâlnire importantă?

Există exerciții de memorie la care oamenii apelează pentru a-și antrena creierul să funcționeze mai bine - o așa-numită abordare prin „software” pentru îmbunătățirea capacității mentale.

Dar am putea oare folosi și „hardware” - adică, dispozitive care trimit un impuls electric către creier?

Până la ora actuală, această tehnologie a fost dezvoltată pentru a ajuta la refacerea funcțiilor creierului afectate de anumite boli neurologice.

Stimularea cerebrală profundă - o procedură complexă folosită de mulți ani pentru tratarea persoanelor care suferă de afecțiuni de mișcare, precum boala Parkinson - folosește această tehnologie.

Un stimulator pentru creier

Prof. Francesca Morgante, de la Universitatea City St George's din Londra, a observat impactul stimulării cerebrale profunde asupra pacienților săi.

„[Stimularea cerebrală profundă] este o opțiune pentru pacienții în cazul cărora tratamentul medicamentos nu mai poate ține simptomele sub control”, a declarat ea pentru programul CrowdScience de la BBC World Service.

În cazul pacienților cu boala Parkinson, mor treptat celulele care produc mesagerul chimic cunoscut drept dopamină.

Dopamina este necesară pentru transmiterea semnalelor neuronale în regiunile cerebrale responsabile de controlul mișcărilor. Fără dopamină suficientă, persoanele cu Parkinson se pot confrunta cu simptome precum tremor, rigiditate musculară și încetinirea mișcărilor.

Afecțiunea se agravează în timp, și nu are un remediu la ora actuală.

Stimularea cerebrală profundă presupune implantarea chirurgicală a unui generator de impulsuri sub piele, adesea chiar sub claviculă. Acest generator este conectat la fire - sau la electrozi - introduse în zonele afectate ale creierului, care urmează să fie stimulate prin intermediul unui curent electric de intensitate redusă.

Prof. Morgante a declarat că acest generator acționează ca un stimulator cerebral, ajutând la restabilirea semnalizării cerebrale normale.

Nu există o soluție universală

Deși stimularea cerebrală profundă poate ajuta la ameliorarea unora dintre simptomele bolii Parkinson, metoda nu este întotdeauna eficientă.

Mecanismele prin care vasta rețea de celule cerebrale transmite semnale electrice sunt complicate și, deocamdată, nu sunt înțelese în totalitate.

„Simptomele sunt mult mai multe decât doar tremuratul și problemele de mobilitate”, a declarat dr. Lucia Ricciard, de asemenea afiliată cu City St George's University of London. „Apar și manifestări precum depresie, anxietate, lipsă de motivație, probleme de memorie și tulburări ale somnului”.

Conform dr. Ricciard, studiile sugerează că stimularea cerebrală profundă poate ajuta, de asemenea, la ameliorarea unora dintre aceste simptome, cum ar fi depresia și anxietatea, dar sunt necesare mai multe cercetări în această direcție.

Apoi intervin și diferențele individuale. Fiecare creier este unic și extrem de complex, așa încât nu există o abordare standard pentru toți pacienții.

Firele implantate utilizate în stimularea cerebrală profundă sunt alcătuite din mai multe segmente independente care se conectează la diferite celule nervoase.

Este necesar ca experții să identifice ce segmentele trebuie stimulate, pentru a avea un efect maxim asupra simptomelor pacientului.

„Trebuie luată o decizie privind segmentul care trebuie activat și parametrii aferenți, de frecvență, amplitudine, impuls, durată - trebuie luate în considerare multe lucruri”, a spus dr. Ricciard.

Acest proces de calibrare personalizat, realizat în mod tradițional prin încercări și greșeli, devine din ce în ce mai bun - în special acum, când inteligența artificială poate sugera combinațiile cele mai bune pentru fiecare creier.

Un plus pentru memorie?

Efectele stimulării cerebrale asupra îmbunătățirii altor funcții, precum memoria, nu sunt la fel de bine dovedite. Dar reprezintă un domeniu de cercetare activă.

Funcțiile memoriei umane sunt asociate predominant cu o regiune a creierului numită hipocamp.

Dr. Robert Hampson, expert în memorie de la Universitatea Wake Forest din SUA, a declarat că hipocampul preia informații din alte părți ale creierului - cum ar mirosuri, sunete și imagini - și le transformă într-un cod care este stocat pe termen scurt sau lung.

Acum câțiva ani, echipa sa a efectuat experimente în care au dat unor rozătoare mici o sarcină de memorizare și au observat apariția unor semnale electrice specifice înainte ca animalul să aleagă ce să facă.

„Dacă șobolanul din laborator o ia la stânga, văd un semnal pe care îl numesc «stânga», iar dacă acesta o ia la dreapta, văd un semnal pe care îl numesc «dreapta»”, a explicat dr. Hampson.

„Am descoperit că există anumite semnale asociate cu funcționarea corectă a memoriei, în contrast cu momentele în care aceasta este pe cale să cedeze”, a spus el.

Dr. Hampson a început să se întrebe dacă ar fi posibil să influențeze aceste semnale și să „repare memoria atunci când aceasta nu mai funcționează cum trebuie”.

Echipa sa a realizat primele teste pe oameni ale unui dispozitiv numit proteză neurală hipocampică, deși dr. Hampson l-a descris „mai mult ca o cârjă sau un ghips” decât ca o proteză.

La fel ca în cazul stimulării cerebrale profunde, această technică implică o mulțime de electrozi implantați chirurgical - de data aceasta vizând hipocampul.

Această tehnologie nu este încă pe deplin dezvoltată. Deci, în locul unui stimulator implantat, electrozii sunt conectați în prezent la un calculator extern de mari dimensiuni, care poate trimite și primi semnale de la creier.

„Încercăm să refacem abilitățile memoriei atunci când această capacitate este slăbită sau când dispare”, a afirmat dr. Hampson.

Primele teste, realizate pe persoane cu epilepsie, au avut rezultate încurajatoare.

„Am reușit să observăm o îmbunătățire de 25% până la 35% a capacității de a reține informații pe o durată mai lungă de timp - de la aproximativ o oră până la 24 de ore”, a spus dr. Hampson. „Iar această schimbare s‑a văzut la participanții care demonstrau cele mai mari dificultăți de memorie înainte de experiment”.

Viitoare posibilități

Potrivit dr. Hampson, această tehnologie i-ar putea ajuta într-o zi pe cei care suferă de probleme de memorie, cum ar fi pacienții cu boala Alzheimer.

Dar ar putea oare fi îmbunătățit creierul oricui, nu doar al celor care suferă de boli degenerative?

Dr. Hampson crede că mai avem încă multe de învățat în ceea ce privește motivele pentru care memoria anumitor persoane funcționează mai bine decât a altora.

„Nu avem încă suficiente informații pentru a spune: «Putem face acest lucru să funcționeze mai bine decât în mod normal?»”, a spus el.

Și, desigur, dincolo de riscurile operației pe creier în sine, trebuie luate în considerare și dilemele etice.

„Memoria este esența a ceea ce suntem, și ultimul lucru pe care vrem să‑l facem este să o schimbăm”, a spus dr. Hampson.

Bazat pe un episod CrowdScience, BBC World Service.

Acest articol a fost scris și revizuit de jurnaliști BBC, folosind inteligența artificială pentru a ajuta în procesul de localizare, ca parte a unui proiect pilot.

Editat de Andreea Gheorghe.