Směrem k příčinnému mapování epizodických paměťových iEEG sítí prostřednictvím multimetodické mozkové stimulace

Poškození epizodické paměti nastává, když onemocnění ovlivní hipokampus a jeho síť interagujících oblastí mozku. Pro vývoj léčby je nutné lepší pochopení mozkových mechanismů paměti. Tento projekt vyvine experimentální přístupy, které využívají stimulaci k manipulaci s vztahy mezi mozkem a chováním u lidí, a tím přímo testují, jak hipokampální síť podporuje paměť. Intrakraniální elektroencefalografie (iEEG) poskytuje příležitosti ke studiu neuronálního základu paměti s vysokým prostorovým a časovým rozlišením. Mnoho experimentů identifikovalo iEEG signály spojené s pamětí, například porovnáním případů úspěchu a neúspěchu paměti. Funkční relevance těchto signálů však zůstává nejasná, protože taková srovnání mohou identifikovat signály vedlejších, současně probíhajících kognitivních procesů. Rutinním přístupem k řešení tohoto omezení v behaviorálních neurovědách jsou obousměrné manipulace, tj. exogenní zesílení nebo inhibice předpokládaného neuronálního procesu a testy odpovídajícího zesílení nebo inhibice behaviorálního výkonu. Tento přístup byl v lidském iEEG výzkumu paměti málo využíván, částečně kvůli obtížím spolehlivě ovlivnit paměť nebo neuronální signály při současně dostupných manipulacích, jako je přímá elektrická stimulace (DES) prostřednictvím iEEG elektrod. Jako cesta k dosažení experimentů s obousměrnými manipulacemi v lidském iEEG výzkumu paměti tento projekt využívá neinvazivní nástroj elektromagnetické stimulace, který spolehlivě a robustně ovlivňuje aktivitu hipokampální sítě a výkon paměti, nazývaný "nepřímo cílená stimulace hipokampu" (HITS). HITS bude poprvé použit s iEEG k identifikaci vzorců aktivity hipokampální sítě souvisejících se zlepšením versus zhoršením behaviorálního výkonu paměti. Pro důkladné testování behaviorální relevance použijeme uzavřenou smyčku strojového učení k identifikaci parametrů DES, které reprodukují vzorce aktivity hipokampální sítě iEEG generované HITS, a poté otestujeme, zda podání DES ke zvýšení nebo potlačení těchto vzorců aktivity hipokampální sítě iEEG způsobí odpovídající zlepšení versus zhoršení behaviorálního výkonu paměti. Obousměrná manipulace tedy bude použita k přímému/kauzálnímu testování iEEG signálů paměťového chování. Modelování parametrů DES na úrovni skupiny, které napodobují účinky HITS, bude použito k rozšíření dostupnosti obousměrných manipulací pro budoucí výzkum, který testuje mechanismy paměti ve větších vzorcích iEEG napříč více pracovišti, která nemají technické možnosti pro HITS. Na třech pracovištích otestujeme, zda jsou obousměrné manipulace zapojení aktivity hipokampální sítě do výkonu paměti úspěšnější pro DES informované HITS versus DES založené na apriorních hypotézách. Tento průzkumný projekt tak položí základy pro budoucí studie, které důkladně otestují podporu hipokampální sítě pro behaviorální výkon paměti pomocí obousměrných experimentálních manipulací, a vytvoří spolupráci multidisciplinárních výzkumníků napříč více institucemi k provedení tohoto inovativního mechanistického výzkumu paměti.