Память обычно страдает после черепно-мозговой травмы и может быть длительной или даже постоянной. Новое исследование показало, что электрическая стимуляция мозга под управлением ИИ у людей с черепно-мозговой травмой средней и тяжелой степени может успешно лечить потерю памяти.
Черепно-мозговая травма (ЧМТ) — это повреждение головного мозга, часто возникающее в результате сильного удара или толчка по голове или телу. Это обычно вызвано автомобильными авариями, контактными видами спорта, огнестрельным оружием и падениями. Тяжесть ЧМТ зависит от характера поражения головного мозга и степени вызванного им воспаления и повреждения нейронов и кровеносных сосудов.
Сразу после ЧМТ человек может страдать от посттравматической амнезии (ПТА), когда он сбит с толку, дезориентирован и не может вспомнить события после травмы. В то время как ПТА носит временный характер и может длиться от нескольких минут до месяцев, ЧМТ от средней до тяжелой степени может оказывать длительное влияние на память, особенно на эпизодическую память, способность вспоминать и мысленно повторно переживать определенные эпизоды из прошлого.
В новом исследовании исследователи из Пенсильванского университета изучили, как электрическая стимуляция мозга под управлением ИИ у людей с ЧМТ средней и тяжелой степени может улучшить их память.
«Эти пациенты часто относительно молоды и физически здоровы, но у них десятилетиями нарушена память и исполнительная функция», — сказал Майкл Кахана, ведущий автор исследования.
Нынешнее исследование основано на исследовании, проведенном учеными в 2017 году. в университете, которые обнаружили, что электрическая стимуляция, проводимая, когда модель машинного обучения предсказывала, что память вот-вот выйдет из строя, может улучшить функцию памяти. В исследовании 2017 года использовалась стимуляция без обратной связи, то есть ИИ применял ее независимо от состояния мозга.
В 2018 году исследователи протестировали свою модель под управлением ИИ на 25 пациентах с эпилепсией, отслеживая их мозговую активность в режиме реального времени и применяя стимуляцию к левому полушарию только тогда, когда ожидается отказ памяти; то есть стимуляция с обратной связью. Они обнаружили, что память и эффективность обучения улучшились на 15%.
Для текущего исследования исследователи набрали восемь пациентов с трудноизлечимой эпилепсией, то есть эпилепсией, не контролируемой лекарствами, и с ЧМТ от умеренной до тяжелой в анамнезе, которые проходили мониторинг приступов с использованием имплантированных внутричерепных электродов. Каждый участник выполнил тест на отсроченное припоминание, в котором их попросили вспомнить список последовательно представленных существительных. Задание на припоминание выполнялось как с замкнутой стимуляцией мозга, так и без нее.
Во время сеанса без стимуляции исследователи определили персонализированные биомаркеры успешного кодирования памяти, которые они могли использовать в последующих сеансах для управления стимуляцией мозга с обратной связью. Во время сеанса стимуляции алгоритм машинного обучения расшифровывал успешность памяти в режиме реального времени и запускал стимуляцию, когда производительность памяти участника падала ниже прогнозируемого среднего значения.
Когда исследователи изучили скорость припоминания при стимуляции с обратной связью, они обнаружили что участники вспоминали предметы более надежно, чем когда стимуляция не использовалась. В среднем стимуляция с обратной связью улучшила память на 19%.
Исследователи говорят, что их исследование демонстрирует доказательство концепции использования стимуляции с обратной связью для лечения потери памяти у пациентов с ЧМТ.
«Демонстрируя терапевтическую эффективность у пациентов, которые имеют в анамнезе как умеренную, так и тяжелую ЧМТ и документированные нарушения памяти, мы надеемся, что наши результаты ускорят разработку технологий для пациентов с приобретенными повреждениями головного мозга, которые могли бы восстановить в какой-то степени их утраченная функция памяти, поскольку они пытаются восстановить свою жизнь после травмы», — сказали исследователи.
Исследование было опубликовано в журнале Brain Stimulation.
