Rumo ao Mapeamento Causal de Redes de Memória Episódica iEEG Através de Estimulação Cerebral Multimétodo

A deterioração da memória episódica ocorre quando doenças afetam o hipocampo e a sua rede de áreas cerebrais interativas. É necessário compreender melhor os mecanismos cerebrais da memória para desenvolver tratamentos. Este projeto desenvolverá abordagens experimentais que utilizam estimulação para manipular as relações cérebro-comportamento em humanos e, assim, testar diretamente como a rede hipocampal suporta a memória. A eletroencefalografia intracraniana (iEEG) oferece oportunidades para estudar a base neural da memória com alta resolução espacial e temporal. Muitas experiências identificaram sinais iEEG associados à memória, por exemplo, comparando casos de sucesso de memória com falhas. No entanto, a relevância funcional destes sinais permanece pouco clara, uma vez que tais comparações podem identificar sinais de processos cognitivos extrínsecos e simultâneos. Uma abordagem rotineira para lidar com esta limitação nas neurociências comportamentais é através de manipulações bidirecionais, ou seja, potenciamento ou inibição exógena do suposto processo neural e testes de potenciamento ou inibição correspondentes do desempenho comportamental. Esta abordagem tem sido subutilizada na investigação de memória com iEEG em humanos, em parte devido a dificuldades em influenciar de forma fiável a memória ou os sinais neurais com as manipulações atualmente disponíveis, como a estimulação elétrica direta (DES) através de elétrodos iEEG. Como caminho para realizar experiências de manipulação bidirecional na investigação de memória com iEEG em humanos, este projeto utiliza uma ferramenta de estimulação eletromagnética não invasiva que influencia de forma fiável e robusta a atividade da rede hipocampal e o desempenho da memória, denominada "estimulação indiretamente direcionada ao hipocampo" (HITS). A HITS será utilizada com iEEG pela primeira vez para identificar padrões de atividade da rede hipocampal relacionados com o potenciamento versus a deterioração do desempenho comportamental da memória. Para testar rigorosamente a relevância comportamental, utilizaremos uma abordagem de aprendizagem automática em circuito fechado para identificar parâmetros DES que reproduzam os padrões de atividade iEEG da rede hipocampal gerados pela HITS, e depois testar se a aplicação de DES para potenciar ou inibir estes padrões de atividade iEEG da rede hipocampal produz um potenciamento versus deterioração correspondente do desempenho comportamental da memória. Assim, a manipulação bidirecional será usada para testar diretamente/causalmente sinais iEEG do comportamento de memória. A modelação a nível de grupo dos parâmetros DES que imitam os efeitos da HITS será utilizada para ampliar a acessibilidade das manipulações bidirecionais para investigações futuras que testem mecanismos de memória em amostras iEEG maiores em vários locais que não possuem capacidade técnica para HITS. Em três locais, testaremos se as manipulações bidirecionais do envolvimento da atividade da rede hipocampal no desempenho da memória são mais bem-sucedidas para DES baseado em HITS versus DES baseado em hipóteses a priori. Este projeto exploratório construirá assim uma base para estudos futuros testarem rigorosamente o suporte da rede hipocampal ao desempenho comportamental da memória usando manipulações experimentais bidirecionais e estabelecerá uma colaboração de investigadores multidisciplinares em várias instituições para realizar esta investigação inovadora sobre mecanismos de memória.