Arus Elektrik Magnetik Meningkatkan Memori

Rangsangan luaran otak dengan arus elektrik menggunakan denyutan magnet didapati dapat meningkatkan daya ingatan.

Penyelidik dari Northwestern Medicine percaya penemuan itu memberi isyarat kaedah baru untuk merawat gangguan ingatan yang berkaitan dengan penyakit seperti strok, penyakit Alzheimer awal, serangan jantung, dan kecederaan otak traumatik.

Selain itu, penyelidik percaya teknik ini juga dapat membantu masalah ingatan yang berkaitan dengan penuaan normal.

"Kami menunjukkan untuk pertama kalinya bahawa anda secara khusus dapat mengubah fungsi memori otak pada orang dewasa tanpa pembedahan atau ubat-ubatan, yang belum terbukti berkesan," kata pengarang kanan Dr. Joel Voss, penolong profesor sains sosial perubatan di Northwestern University Feinberg School Perubatan.

"Rangsangan tidak invasif ini meningkatkan kemampuan untuk mempelajari perkara baru. Ini berpotensi besar untuk merawat gangguan ingatan. "

Kajian ini akan diterbitkan dalam edisi akan datang pada Sains.

Penyelidik melaporkan bahawa penyelidikan adalah yang pertama untuk menunjukkan bahawa mengingat peristiwa memerlukan sekumpulan banyak kawasan otak untuk digabungkan dengan hipokampus - mirip dengan orkestra simfoni.

"Rangsangan elektrik adalah seperti memberi kawasan otak konduktor yang lebih berbakat sehingga mereka bermain dalam jarak yang lebih dekat kerana, sebenarnya, kawasan otak bermain bersama lebih baik setelah rangsangan," kata Voss.

Pendekatan ini juga berpotensi untuk mengubati gangguan mental seperti skizofrenia di mana kawasan otak dan hipokampus ini tidak selaras antara satu sama lain, yang mempengaruhi ingatan dan kognisi.

Kajian Northwestern adalah yang pertama menunjukkan Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) meningkatkan ingatan lama selepas rawatan.

Pada masa lalu, TMS telah digunakan dengan cara yang terbatas untuk mengubah fungsi otak untuk sementara waktu untuk meningkatkan kinerja selama ujian, misalnya, membuat seseorang menekan butang sedikit lebih cepat ketika otak sedang dirangsang.

Kajian menunjukkan bahawa TMS dapat digunakan untuk meningkatkan memori untuk peristiwa sekurang-kurangnya 24 jam setelah rangsangan diberikan.

Secara teknikal, tidak mungkin secara langsung merangsang hippocampus dengan TMS kerana terlalu dalam otak untuk medan magnet tidak dapat menembus.

Oleh itu, dengan menggunakan imbasan MRI, Voss dan rakannya mengenal pasti kawasan otak yang dangkal hanya satu sentimeter dari permukaan tengkorak dengan hubungan yang tinggi dengan hippocampus.

Teknik ini berfungsi dengan baik seperti mengarahkan rangsangan ke tempat yang merangsang hipokampus.

Ketika TMS digunakan untuk merangsang tempat ini, kawasan otak yang terkait dengan hipokampus menjadi lebih selaras antara satu sama lain - seperti yang ditunjukkan oleh data yang diambil ketika subjek berada di dalam mesin MRI, yang mencatat aliran darah di otak sebagai ukuran tidak langsung aktiviti neuron .

Semakin banyak wilayah tersebut bekerja sama kerana adanya rangsangan, semakin baik orang dapat mempelajari maklumat baru.

Untuk kajian itu para saintis merekrut 16 orang dewasa yang sihat berusia 21 hingga 40 tahun. Masing-masing mempunyai gambar anatomi terperinci yang diambil dari otaknya serta 10 minit merakam aktiviti otak sambil berbaring secara senyap di dalam pengimbas pencitraan resonans magnetik (MRI).

Analisis ini membolehkan para penyelidik mengenal pasti rangkaian struktur otak setiap orang yang terlibat dalam ingatan dan terhubung dengan baik dengan hipokampus.

Menariknya, strukturnya sedikit berbeza pada setiap orang dan mungkin berbeza-beza lokasi dengan beberapa sentimeter.

"Untuk menargetkan rangsangan dengan betul, kita harus mengenal pasti struktur di ruang otak setiap orang kerana otak setiap orang berbeza," kata Voss.

Setiap peserta kemudian menjalani ujian ingatan, yang terdiri dari sekumpulan pergaulan sewenang-wenang antara wajah dan kata-kata yang diminta untuk mereka pelajari dan ingat.

Setelah menentukan kemampuan asas mereka untuk melakukan tugas ingatan ini, para peserta mendapat rangsangan otak 20 minit sehari selama lima hari berturut-turut.

Selama seminggu mereka juga mendapat imbasan MRI tambahan dan ujian kemampuan mereka untuk mengingati kumpulan kata-kata dan wajah pasangan yang sewenang-wenangnya untuk melihat bagaimana ingatan mereka berubah akibat rangsangan tersebut.

Kemudian, sekurang-kurangnya 24 jam setelah rangsangan terakhir, mereka diuji lagi.

Sekurang-kurangnya satu minggu kemudian, eksperimen yang sama diulang tetapi dengan rangsangan plasebo palsu.

Urutan rangsangan sebenar dan bahagian plasebo kajian dibalikkan untuk separuh daripada peserta, dan mereka tidak diberitahu yang mana.

Kedua-dua kumpulan menunjukkan prestasi yang lebih baik pada ujian ingatan akibat rangsangan otak. Perlu rangsangan selama tiga hari sebelum mereka bertambah baik.

"Mereka mengingati lebih banyak pasangan kata-kata setelah rangsangan daripada sebelumnya, yang bermaksud kemampuan belajar mereka meningkat," kata Voss.

"Itu tidak berlaku untuk keadaan plasebo atau dalam eksperimen kawalan lain dengan subjek tambahan."

Selain itu, MRI menunjukkan rangsangan menyebabkan kawasan otak menjadi lebih selaras antara satu sama lain dan hipokampus.

Semakin besar peningkatan sinkronisitas atau sambungan antara bahagian tertentu rangkaian, semakin baik prestasi pada ujian memori.

"Semakin banyak kawasan otak tertentu bekerjasama kerana rangsangan, semakin banyak orang yang dapat belajar pasangan kata-kata," kata Voss.

Menggunakan TMS untuk merangsang ingatan mempunyai banyak kelebihan, kata penulis pertama Dr. Jane Wang, rakan pasca doktoral di makmal Voss di Feinberg.

"Tidak ada ubat yang sama spesifiknya dengan TMS untuk jaringan memori ini," kata Wang. "Terdapat banyak sasaran yang berbeza dan tidak mudah untuk menghasilkan satu reseptor yang terlibat dalam ingatan."

"Ini membuka bidang baru untuk kajian rawatan di mana kita akan berusaha untuk melihat apakah kita dapat meningkatkan fungsi pada orang yang benar-benar memerlukannya," kata Voss.

Kajiannya sekarang adalah dengan orang-orang yang mempunyai ingatan normal, di mana dia tidak menyangka akan mengalami peningkatan besar kerana otak mereka sudah berfungsi dengan berkesan.

"Tetapi bagi seseorang yang mengalami kerusakan otak atau gangguan ingatan, jaringan tersebut terganggu sehingga perubahan kecil dapat diterjemahkan menjadi keuntungan dalam fungsinya," kata Voss.

Voss mengingatkan bahawa kajian selama bertahun-tahun diperlukan untuk menentukan sama ada pendekatan ini selamat atau berkesan untuk pesakit dengan penyakit Alzheimer atau gangguan ingatan yang serupa.

Sumber: Universiti Northwestern