Синхронизация активности мозга улучшила рабочую память пожилых людей

Robert Reinhart & John Nguyen / Nature Neurosceince, 2019

Американские ученые выяснили, что снижение эффективности рабочей памяти в пожилом возрасте происходит из-за потери синхронизации активности некоторых участков мозга в тета- и гамма-диапазонах (от 4 до 8 и свыше 25 Герц соответственно). Как сообщается в статье, опубликованной в Nature Neuroscience, рабочую память можно восстановить с помощью неинвазивной стимуляции постоянным током, которая помогает снова настроить активность в соответствующих диапазонах. 

Некоторые когнитивные функции требуют повышенной связанности между несколькими участками мозга. Такую связанность можно хорошо проверить с помощью регистрации потенциалов головного мозга — то есть электрической активности в определенном диапазоне. Например, во время использования рабочей памяти активность теменной зоны в гамма-диапазоне (от 25 Герц) синхронизуется с активностью тета-диапазоне (от 4 до 8 Герц) так, что амплитуда гамма-ритмов подстраивается под фазу тета-ритмов, а также синхронизация тета-ритмов во время когнитивных процессов наблюдается и между височными долями и префронтальной корой. 

Если такая синхронизация ключевая для когнитивных процессов, то она должна нарушаться с возрастом, сопровождая естественный процесс когнитивного спада и нейродегенерации. Проверить это, а также посмотреть, можно ли настроить активность с помощью транскраниальной стимуляции, решили ученые под руководством Роберта Райнхарта (Robert Reinhart) из Бостонского университета. 

В их эксперименте приняли участие 42 добровольца в возрасте от 20 до 25 лет и 42 человека в возрасте от 60 до 76 лет. В качестве основного задания на рабочую память ученые показывали участникам картинки в течение нескольких миллисекунд, после чего, после некоторой паузы (от трех секунд) показывали их еще раз: участникам необходимо было решить, отличается ли новое изображение от того, которое было показано до этого.

Поведенческие данные указали на то, что производительность рабочей памяти действительно снижается с возрастом (p < 0,001): молодые оценивали одинаковость изображений правильнее и быстрее, чем пожилые участники эксперимента. Активность мозга участников регистрировали с помощью ЭЭГ: электроды были расположены в области префронтальной коры и височных долей. Оказалось, что синхронизация тета- и гамма-ритмов в этих областях при выполнении задания действительно снижается в зависимости от возраста.

Далее ученые решили проверить, как изменится рабочая память участников при использовании транскраниальной стимуляции постоянным током (микрополяризация). Оказалось, что рабочая память пожилых участников при использовании активной стимуляции становилась лучше и была сравнима с рабочей памятью молодых участников эксперимента. Так как такого улучшения не наблюдалось при «пустой» (sham) стимуляции, ученые пришли к выводу, что регулирует улучшение рабочей памяти у пожилых людей именно восстановленная синхронизация участков мозга в тета- и гамма-диапазонах. 

Ученые, таким образом, показали, что одним из биомаркеров когнитивного спада в пожилом возрасте может быть потеря синхронизации мозговой активности в префронтальной коре и височных долях. Этот процесс, отмечают они, при этом не является необратимым: восстановить потерянные функции можно с помощью стимуляции мозга, то есть поддерживания искусственной синхронизации на том уровне, который наблюдается у более молодых людей. Несмотря на то, что эффект от стимуляции продлился в течение нескольких минут после ее окончания, он все же не дал исследователям вернуть эффективность рабочей памяти пожилым участникам в долгосрочной перспективе — на это, по их мнению, должны быть направлены будущие исследования.

Избавляться от влияния процесса старения на мозг можно и с помощью некоторых ежедневных практик и изменения образа жизни. Например, несколько лет назад ученые показали, что задерживать старение мозга и когнитивный спад в пожилом возрасте помогают прочные социальные связи.

Елизавета Ивтушок

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.