Intrakranialne EEG do badania wpływu nieinwazyjnej stymulacji na pamięć zależną od hipokampa

Ten eksploracyjny projekt łączy nieinwazyjną stymulację mózgu z inwazyjnymi/neurochirurgicznymi zapisami elektrofizjologicznymi u ludzi w celu zidentyfikowania mechanizmów, w jaki sposób stymulacja ukierunkowana na sieć hipokampa wpływa na wydajność pamięci epizodycznej. Dysfunkcja sieci hipokampa jest powiązana z zaburzeniami pamięci epizodycznej w różnych zaburzeniach neurologicznych i psychiatrycznych. Kluczowe obszary tej sieci, takie jak hipokamp, są zbyt głęboko w mózgu, aby mogły być bezpośrednio dotknięte przez dobrze sprawdzone nieinwazyjne podejścia neuromodulacyjne. Pośrednio Ukierunkowana Stymulacja Hipokampa („HITS”) rozwiązuje to ograniczenie, celując w hipokamp pośrednio poprzez dostępne do stymulacji neokorowe lokalizacje sieci hipokampa, do których stosowana jest wzorowana przezczaszkowa stymulacja magnetyczna. HITS niezawodnie poprawia wydajność pamięci epizodycznej i zwiększa aktywność fMRI sieci hipokampa, w tym hipokampa. Jednak nie jest jasne, w jaki sposób HITS wpływa na aktywność neuronalną, aby wywołać te efekty. Wydajność pamięci jest wspierana przez przestrzennie-czasowo skoordynowaną aktywność neuronalną sieci hipokampa, taką jak synchronizacja oscylacyjnej aktywności w paśmie częstotliwości theta. Badacze hipotetyzują, że HITS bezpośrednio wpływa na tę skoordynowaną aktywność w sieci hipokampa. Alternatywnie, HITS może mieć różne niespecyficzne, pośrednie lub neuromodulacyjne efekty, które niekoniecznie są specyficzne dla sieci hipokampa. Wewnątrzczaszkowe EEG (iEEG) rejestrowane z wielokontaktowych makroelektrod głębinowych u pacjentów poddawanych zabiegom neurochirurgicznym zapewnia wymaganą precyzję czasową i przestrzenną potrzebną do przetestowania hipotezy, że HITS bezpośrednio wpływa na aktywność sieci hipokampa. Badacze będą zatem przeprowadzać HITS u pacjentów poddawanych iEEG. Badacze określą wpływ HITS na aktywność sieci hipokampa w porównaniu z obszarami mózgu poza celem. Aby przetestować, czy HITS wpływa na koordynację oscylacyjnej aktywności w paśmie theta, która jest szczególnie ważna dla pamięci, badacze użyją rytmu stymulacji, który powinien maksymalnie wpłynąć na tę aktywność (wzorowana stymulacja seriami theta) w porównaniu z rytmami kontrolnymi i będą podawać HITS podczas zadania pamięciowego w porównaniu z okresami bez zadania. To idealny projekt eksploracyjny, ponieważ HITS-iEEG ma silne naukowe uzasadnienie, ale wiąże się z wieloma technicznymi i logistycznymi wyzwaniami, które jeszcze nie zostały rozwiązane. Sukces mógłby zmotywować do wysoce wpływowych badań z wykorzystaniem HITS-iEEG. Na przykład, zrozumienie neuronalnych mechanizmów, w jaki sposób HITS poprawia pamięć epizodyczną, mogłoby wyjaśnić, jak osiągnąć wzmocnienie pamięci za pomocą innych metod, takich jak głęboka stymulacja mózgu, przenośne nieinwazyjne metody stymulacji elektrycznej lub nowoczesne nieinwazyjne technologie stymulacyjne. Te przyszłe badania miałyby silny potencjał naukowy, dostarczając opartych na stymulacji przyczynowych testów relacji mózg-zachowanie dla pamięci. Odkrycia mogłyby zmotywować do terapii stymulacji mózgu w przypadku neurologicznych i psychiatrycznych zaburzeń pamięci.