Это открытие может предложить способ измерить эффективность методов лечения, восстанавливающих память, включая лекарства и глубокую стимуляцию мозга. Это также может быть шагом к восстановлению утраченной памяти у пациентов с различными заболеваниями мозга. Исследование было опубликовано 21 июля в журнале Epilepsia .
Более 3 миллионов человек в США страдают эпилепсией, эпилептическим расстройством, при котором мозг испытывает аномальные всплески электрических сигналов. У пациентов с височной эпилепсией эти всплески сосредоточены в одной из двух долей мозга, которые расположены близко к уровню уха внутри черепа.
Поскольку височные доли сохраняют долговременную память , а проблемы с памятью у пациентов обычно сохраняются даже после успешного лечения припадков, эксперты подозревают, что припадки повреждают мозговые цепи. Чтобы узнать, так ли это, исследователи записали активность отдельных нейронов в височных долях 62 пациентов с эпилепсией, 37 из которых страдают TLE.
Пациентам в мозг хирургическим путем вставляли электроды, чтобы определить очаг припадков, а исследователи добавили дополнительные электроды меньшего размера для отслеживания электрической активности отдельных нейронов, которые меньше ширины человеческого волоса, в то время как пациенты использовали зрительную память. тесты.
«Это очень редкая и особая возможность изучить и понять человеческий мозг на одноклеточном уровне», - сказал Ули Рутисхаузер, доктор философии, профессор нейрохирургии, неврологии и биомедицинских наук в Cedars-Sinai. «Запись одиночных нейронов - это метод, который мы можем использовать в Cedars-Sinai, и это была редкая возможность для нас работать с пациентами и наблюдать за их работой нейронов».
Чтобы собрать достаточно данных для исследования, Рутисхаузер и его коллеги в сотрудничестве с нейрохирургом Тауфиком А. Валианте, доктором медицины, доктором философии, из Университета Торонто включили дополнительных пациентов в рамках многопрофильного консорциума BRAIN Initiative для изучения памяти у людей. на одноклеточном уровне, финансируется Национальным институтом здравоохранения и возглавляется Cedars-Sinai.
Пациенты просмотрели 100 изображений, которых они не видели раньше, а затем, после перерыва, им снова показали 50 из этих изображений, а также 50 новых изображений. Во время просмотра исследователи записали активность двух типов нейронов, отвечающих за два разных аспекта памяти.
Визуально избирательные нейроны распределяют изображения по категориям. «Они говорят, что это животное, дерево или лицо, и это те черты, из которых строятся воспоминания», - сказал Рутисхаузер, также председатель Совета управляющих по неврологии и временный директор Центра неврологии и медицины в Cedars. -Синай.
Между тем избирательные нейроны памяти сигнализируют, видел ли человек ранее пейзаж, объект или человека. «Хорошей иллюстрацией этого эффекта является ситуация, когда вы чувствуете, что знаете человека, но не знаете, почему и не можете вспомнить его имя», - сказал Рутисхаузер.
Пациенты, у которых приступы начались в правом полушарии мозга, что важно для зрительной памяти, демонстрировали нормальную активность своих визуально избирательных нейронов и могли классифицировать изображения, которые они видели, как животных, транспортные средства, пищу, людей или здания. Однако активность их избирательных нейронов памяти была нарушена, и им было трудно запомнить, какие изображения они видели раньше с высокой степенью уверенности.
В мозге пациентов, у которых приступы начались в левом полушарии, что важно для вербальной памяти и языковых навыков, оба типа нейронов вели себя нормально, и пациенты хорошо справлялись с обеими частями визуального теста.
«Остается ответить на один вопрос: если бы вы использовали вербальный тест памяти, вы бы обнаружили дефицит памяти и другое поведение в избирательных клетках памяти у пациентов, у которых приступы начались слева», - сказал Адам Мамелак, доктор медицинских наук, профессор Нейрохирургия в Cedars-Sinai и соавтор исследования. «Если так, это было бы очень важно».
Другой открытый вопрос - связаны ли эти различия с доминированием мозга. Рутисхаузер сказал, что 80% людей имеют левостороннее доминирование, и что это исследование не включало достаточное количество пациентов, чтобы определить, был ли у небольшого процента людей с правосторонним преобладанием дефицит памяти с большей вероятностью проявляться в левом. полушарие.
В качестве следующего шага Рутисхаузер и его коллеги пытаются восстановить память у пациентов с эпилепсией с помощью электрической стимуляции, которая преимущественно воздействует на нейроны, избирательные к памяти.
«Теперь у нас есть цель», - сказал он. «У нас есть основания полагать, что можно согласовать активность этих нейронов с колебаниями мозга, называемыми их« тета-ритмом ». Это ритм, связанный с памятью, и он может быть способом спасти их функции и помочь пациентам восстановить воспоминания, которые они раньше не могли ».
Если это сработает, тот же метод можно будет изучить на пациентах с другими заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера, сказал Рутисхаузер.
Соавторами исследования являются Сунг Дж. Ли, доктор медицины и Даниэль Э. Бим из Cedars-Sinai.
