На пути к причинному картированию сетей iEEG эпизодической памяти посредством мультиметодной стимуляции мозга

Нарушение эпизодической памяти возникает, когда заболевания затрагивают гиппокамп и его сеть взаимодействующих областей мозга. Для разработки методов лечения требуется лучшее понимание механизмов работы мозга, связанных с памятью. Этот проект разработает экспериментальные подходы, использующие стимуляцию для манипулирования отношениями между мозгом и поведением у людей и, таким образом, напрямую проверит, как гиппокампальная сеть поддерживает память. Внутричерепная электроэнцефалография (iEEG) предоставляет возможности для изучения нейронной основы памяти с высоким пространственным и временным разрешением. Многие эксперименты выявили сигналы iEEG, связанные с памятью, например, сравнивая случаи успеха памяти с неудачей. Однако функциональная значимость этих сигналов остается неясной, поскольку такие сравнения могут выявлять сигналы посторонних, сопутствующих когнитивных процессов. Рутинный подход для преодоления этого ограничения в поведенческой нейронауке заключается в двунаправленных манипуляциях, то есть экзогенном усилении или подавлении предполагаемого нейронного процесса и проверках соответствующего усиления или подавления поведенческой производительности. Этот подход недостаточно используется в исследованиях памяти с помощью iEEG у людей, отчасти из-за трудностей в надежном влиянии на память или нейронные сигналы с помощью доступных в настоящее время манипуляций, таких как прямая электрическая стимуляция (DES) через электроды iEEG. В качестве пути для проведения экспериментов с двунаправленными манипуляциями в исследованиях памяти с помощью iEEG у людей, этот проект использует неинвазивный инструмент электромагнитной стимуляции, который надежно и эффективно влияет на активность гиппокампальной сети и производительность памяти, называемый "косвенно направленная стимуляция гиппокампа" (HITS). HITS будет использоваться с iEEG впервые для выявления паттернов активности гиппокампальной сети, связанных с улучшением или ухудшением поведенческой производительности памяти. Для строгой проверки поведенческой значимости мы будем использовать замкнутый машинно-обучающий подход для определения параметров DES, которые воспроизводят паттерны активности гиппокампальной сети iEEG, генерируемые HITS, а затем проверим, приводит ли применение DES для усиления или подавления этих паттернов активности гиппокампальной сети iEEG к соответствующему улучшению или ухудшению поведенческой производительности памяти. Таким образом, двунаправленные манипуляции будут использоваться для прямого/причинного тестирования сигналов iEEG, связанных с поведением памяти. Моделирование параметров DES на уровне группы, имитирующих эффекты HITS, будет использоваться для расширения доступности двунаправленных манипуляций для будущих исследований, тестирующих механизмы памяти в более крупных выборках iEEG в нескольких центрах, которые не обладают техническими возможностями для HITS. В трех центрах будет проверено, являются ли двунаправленные манипуляции с вовлеченностью активности гиппокампальной сети в производительность памяти более успешными для DES, основанного на информации от HITS, по сравнению с DES, основанным на априорных гипотезах. Таким образом, этот исследовательский проект заложит основу для будущих исследований, чтобы строго проверить поддержку гиппокампальной сети поведенческой производительности памяти с использованием двунаправленных экспериментальных манипуляций, и создаст сотрудничество многопрофильных исследователей из нескольких учреждений для проведения этого инновационного механистического исследования памяти.