Исследование Рейнхарта и Нгуена нацелено на рабочую память – ту часть разума, в которой живет сознание, ту часть, которая активна всякий раз, когда мы принимаем решения, рассуждаем и вспоминаем наши списки покупок. Рейнхарт объясняет, что рабочая память начинает ухудшаться в возрасте от 20 до 30 лет, поскольку определенные области мозга постепенно становятся разъединенными и некоординированными. К тому времени, когда нам исполняется 60–70 лет, эти нейронные цепи настолько ухудшились, что многие из нас испытывают заметные когнитивные проблемы, даже при отсутствии таких деменций, как болезнь Альцгеймера.
Но дуэт обнаружил нечто невероятное: используя электрические токи для неинвазивной стимуляции областей мозга, которые потеряли свой ритм, мы можем значительно улучшить производительность рабочей памяти.
В ходе исследования, которое было поддержано грантом Национального института здравоохранения, они попросили группу людей в возрасте от 20 до 60 лет и группу в возрасте от 60 до 70 лет выполнить серию задач по запоминанию, которые требовали от них просмотра изображения, а затем: после короткой паузы, чтобы определить, отличалось ли второе изображение немного от оригинала.
Изначально молодые люди были намного точнее в этом, значительно превосходя старшую группу.
Однако, когда пожилые люди получили 25-минутную мягкую стимуляцию, проводимую через электроды кожи головы и персонализированную для их индивидуальных мозговых цепей, разница между двумя группами исчезла. Еще более обнадеживающе?
Это улучшение памяти продолжалось по крайней мере до конца 50-минутного временного окна после стимуляции – точки, в которой эксперимент закончился.
Чтобы понять, почему этот метод настолько эффективен, нам нужно взглянуть на два механизма, которые позволяют рабочей памяти функционировать должным образом: связь и синхронизация.
Связь возникает, когда разные типы мозговых ритмов координируются друг с другом, и помогает нам обрабатывать и сохранять рабочие воспоминания. Медленные, низкочастотные ритмы – тета-ритмы – танцуют перед вашим мозгом, действуя как дирижеры оркестра.
Они возвращаются к более быстрым, высокочастотным ритмам, называемым гамма-ритмами, которые генерируются в той области мозга, которая обрабатывает окружающий нас мир.
Подобно тому, как музыкальный оркестр состоит из флейт, гобоев, скрипок – так и гамма-ритмы, которые находятся в вашем мозгу, вносят что-то уникальное в оркестр, основанный на электричестве, который создает ваши воспоминания. Один гамма-ритм может обрабатывать цвет объекта, который вы держите в уме, например, в то время как другой фиксирует его форму, третий – его ориентацию, а третий – звук.
Но когда дирижеры возятся с дубинками – когда тета-ритмы теряют способность связываться с этими гамма-ритмами, чтобы контролировать их, поддерживать их и наставлять, – мелодии в мозгу начинают распадаться, и наши воспоминания теряют свою остроту.
Между тем, синхронизация – когда тета-ритмы из разных областей мозга синхронизируются друг с другом – позволяет отдельным областям мозга общаться друг с другом. Этот процесс служит связующим звеном для воспоминаний, объединяя отдельные сенсорные детали для создания одного связного воспоминания. С возрастом наши тета-ритмы становятся менее синхронизированными, и ткань наших воспоминаний начинает изнашиваться.
Работа Рейнхарта и Нгуена предполагает, что, используя электрическую стимуляцию, мы можем восстановить эти пути, которые имеют тенденцию сбиваться с пути с возрастом, улучшая нашу способность вспоминать наш опыт, восстанавливая поток информации в мозгу. И не только пожилые люди могут извлечь выгоду из этого метода: он перспективен и для молодых людей.
В исследовании 14 молодых взрослых участников плохо справлялись с заданиями на память, несмотря на их возраст, поэтому он перезвонил им, чтобы тоже стимулировать их мозг.
«Мы показали, что плохие исполнители, которые были намного моложе, в возрасте от 20 лет, также могли получить пользу от такого же рода стимуляции», – говорит Рейнхарт. «Мы могли бы улучшить их рабочую память, даже если им не было за 60 или 70 лет."
Связь и синхронизация, добавляет он, существуют как континуум: «Не похоже, что есть люди, которые не спариваются, а люди, которые спариваются."
С одной стороны, человек с невероятной памятью может отлично справляться как с синхронизацией, так и с взаимодействием, в то время как человек с болезнью Альцгеймера, вероятно, будет значительно бороться с обоими. Другие находятся между этими двумя крайностями – например, вы можете быть слабым соединителем, но сильным синхронизатором, или наоборот.
И когда мы используем эту стимуляцию для изменения нейронных симфоний, мы не просто вносим незначительные изменения, подчеркивает Рейнхарт. "Это имеет отношение к поведению. Теперь [люди] выполняют задачи по-другому, они лучше запоминают, лучше воспринимают, быстрее учатся. Это действительно необычно."
Забегая вперед, он предвидит множество вариантов применения своей работы в будущем.
«Это открывает совершенно новые возможности для потенциальных исследований и вариантов лечения, – говорит он, – и мы очень рады этому."
Рейнхарт хотел бы изучить влияние электростимуляции на отдельные клетки мозга, применив ее к моделям на животных, и ему любопытно, как повторяющиеся дозы стимуляции могут еще больше улучшить мозговые цепи у людей.
Однако больше всего он надеется, что его открытие однажды приведет к лечению миллионов людей во всем мире, живущих с когнитивными нарушениями, особенно с болезнью Альцгеймера.