Intrakraniaalinen EEG testaamaan, kuinka ei-invasiivinen stimulaatio vaikuttaa hippokampusriippuvaiseen muistiin

Tämä tutkimusprojekti yhdistää kajoamattoman aivostimulaation ja invasiiviset/neurokirurgiset elektrofysiologiset mittaukset ihmisissä tunnistaakseen mekanismeja sille, kuinka hippokampusverkostoa kohdistava stimulaatio vaikuttaa episodisen muistin suorituskykyyn. Hippokampusverkoston toimintahäiriö liittyy episodisen muistin heikkenemiseen monissa neurologisissa ja psykiatrisissa sairauksissa. Tämän verkoston keskeiset alueet, kuten hippokampus, sijaitsevat liian syvällä aivoissa, jotta ne voitaisiin vaikuttaa suoraan hyvin validoituilla kajoamattomilla neuromodulaatiomenetelmillä. Hippokampuksen epäsuorasti kohdistettu stimulaatio ("HITS") ratkaisee tämän rajoituksen kohdistamalla hippokampukseen epäsuorasti stimulaation kautta saavutettavissa olevien neokortikaalisten hippokampusverkoston sijaintien kautta, joihin kohdistetaan kuvioitunutta transkraniaalista magneettistimulaatiota. HITS parantaa luotettavasti episodisen muistin suorituskykyä ja lisää hippokampusverkoston, mukaan lukien hippokampuksen, fMRI-aktiivisuutta. Kuitenkaan ei ole selvää, kuinka HITS vaikuttaa hermostolliseen aktiivisuuteen tuottaakseen nämä vaikutukset. Muistin suorituskykyä tukee hippokampusverkoston ajallis-spatiaalisti koordinoitu hermostollinen aktiivisuus, kuten theta-taajuuskaistan oskillaatioaktiivisuuden synkronointi. Tutkijat olettavat, että HITS vaikuttaa suoraan tähän koordinoituun aktiivisuuteen hippokampusverkoston sisällä. Vaihtoehtoisesti HITS:llä voi olla monenlaisia epäspesifejä, epäsuoria tai neuromodulaatioon liittyviä vaikutuksia, jotka eivät välttämättä ole spesifisiä hippokampusverkostolle. Neurokirurgisten toimenpiteiden aikana potilaista monikontaktisilla syvyysmakroelektrodeilla tallennettu intrakraniaalinen EEG (iEEG) tarjoaa tarvittavan ajallisen ja spatiaalisen tarkkuuden testatakseen hypoteesia, jonka mukaan HITS vaikuttaa suoraan hippokampusverkoston aktiivisuuteen. Tutkijat suorittavat siksi HITS:n potilaissa, joille tehdään iEEG. Tutkijat määrittävät HITS:n vaikutuksen hippokampusverkoston aktiivisuuteen verrattuna kohdealueiden ulkopuolisiin aivoalueisiin. Testatakseen, vaikuttaako HITS theta-kaistan oskillaatioaktiivisuuden koordinaatioon, joka on erityisen tärkeää muistille, tutkijat käyttävät stimulaatiorytmiä, jonka tulisi vaikuttaa maksimaalisesti tähän aktiivisuuteen (theta-purkakuvioitunutta stimulaatiota) verrattuna kontrollirytmeihin, ja antavat HITS:n muistitehtävän aikana verrattuna tehtävättömiin jaksoihin. Tämä on ihanteellinen tutkimusprojekti, koska HITS-iEEG:llä on vahva tieteellinen perustelu, mutta se sisältää monia teknisen ja logistisen haasteita, joita ei ole vielä ratkaistu. Onnistuminen voisi motivoida erittäin vaikuttavaa tutkimusta HITS-iEEG:n avulla. Esimerkiksi HITS:n episodisen muistin parantamisen hermostollisten mekanismien ymmärtäminen voisi valaista, kuinka muistin tehostaminen voidaan saavuttaa muilla menetelmillä, kuten syväaivostimulaatiolla, kannettavilla kajoamattomilla sähköstimulaatiomenetelmillä tai seuraavan sukupolven kajoamattomilla stimulaatioteknologioilla. Tällä tulevalla tutkimuksella olisi vahva tieteellinen potentiaali tarjotessaan stimulaatioon perustuvia kausaalisia testejä aivojen ja käyttäytymisen välisistä suhteista muistin osalta. Löydökset voisivat motivoida aivostimulaatioterapiaa neurologisiin ja psykiatrisiin muistihäiriöihin.