Červeně amygdala, světlezeleně hipokampus. Kredit: IMP-IMBA Graphics Department.

Ve Spojených státech se množí pacienti s úrazy hlavy, kteří mívají problémy s dlouhodobou pamětí. Jde samozřejmě o vojáky, jsou jich tisíce a američtí vojenští vývojáři DARPA financují výzkum, který by jim a nejenom jim měl s pamětí pomoct. Na nedávném setkání americké Společnosti pro neurovědy v Chicagu, Illinois, vystoupili vědci podporovaní penězi DARPA a předvedli nové důkazy o tom, že lidskou paměť lze podpořit stimulací mozku pomocí implantovaných elektrod.

Theodore Berger. Kredit: USC.

Vědci vycházejí z toho, že když napodobí elektrické signály, které v mozku doprovázejí tvorbu a ukládání vzpomínek, tak tím mohou překonat následky poškození mozku. Z jejich výzkumu by měly vzejít mozkové protézy pro podporu paměti, které by využili nejenom vojáci, ale také například lidé po mozkové mrtvici či s jinak poškozeným mozkem.

Implantovat lidem do mozku elektrody, to není jenom tak. Badatelé proto využili lidí, kteří už stejně elektrody v mozku mají – v tomto případě těžké epileptiky. Jejich elektrody mohli použít jak k záznamu mozkové aktivity, tak i ke stimulaci vybraných skupin neuronů. Podle bioinženýra Theodora Bergera z Univerzity Jižní Kalifornie v Los Angeles může nová technologie oživení dlouhodobé paměti na oplátku pomoct i epileptikům. V některých případech totiž mívají kvůli záchvatům poškozenou mozkovou tkáň a z toho plynoucí problémy s dlouhodobou pamětí.

Limbický systém. Hipokampus fialově. Kredit: BruceBlaus / Wikimedia Commons.

Paměti sice ještě moc nerozumíme, ale podle toho, co víme, tak ve tvorbě krátkodobých vzpomínek a ukládání dlouhodobé paměti hraje zásadní roli hipokampus, který je součástí limbického systému mozku. Zdá se, že pro celý proces ukládání paměti je klíčový přenos signálu z oblasti hipokampu zvané CA3 do oblasti CA1. Berger a jeho kolegové věří, že když se jim povede simulovat tento signál elektrodami, tak tím mohou lidem s poškozeným mozkem vrátit schopnost pracovat se vzpomínkami.

Lidský hipokampus vs mořský koník. Kredit: Laszlo Seress / Wikimedia Commons.

Berger a spol. nejprve pozorovali mozkovou aktivitu v oblastech CA1 i CA3 u 12 epileptiků, kteří si zapamatovávali obrázek a po 90 sekundách si na něj měli vzpomenout. Pak vytvořili algoritmus, který jim umožnil k aktivitě v oblasti CA1 přiřadit aktivitu, která by ji měla předcházet v oblasti CA3. Předpovědi jejich algoritmu byly úspěšné v 80 procentech případů. Pomocí elektrod v mozku pacienta teď mohou stimulovat oblast hipokampu CA1 správným signálem, i když je oblast CA3 v hipokampu poškozena.

Bergerův tým už tento postup vyzkoušel na ženě s epilepsií. Ještě je prý ale brzy na nějaké velkolepé závěry. Až čas ukáže, jestli se pacientce doopravdy zlepšila paměť. Vědci navíc hodlají stimulovat hipokampus více lidem a důkladněji tak ověřit svojí technologii. Neurovědec Thomas McHugh z japonského RIKEN Brain Science Institute v Tokiu sleduje Bergerovy výzkumy už řadu let a stále ho nepřestává udivovat, jak skvěle jim to funguje na zvířecích modelech. Vnitřní struktura hipokampu je stále dost záhadná a zatím není jasné, proč stimulace určitých oblastí hipokampu přináší tak pozitivní výsledky.

I neurobiolog Howard Eichenbaum z Bostonské univerzity, Massachusetts je v úžasu, jak se Bergerovi a jeho kolegům povedlo předpovídat aktivitu v hipokampu. Zároveň ale varuje, že stimulace hipokampu nemusí fungovat, pokud v něm bude vážně poškozena i oblast CA1. Také upozorňuje, že hipokampus představuje velice složité mozkové rozhraní a zpracovává signály z mnoha oblastí mozku. Může se prý ukázat, že stimulace oblasti CA1 signálem napodobujícím aktivitu oblasti CA3 nemusí postačovat k dosažení kýženého efektu. To se ale ukáže v experimentech na lidech.


Video: Theodore Berger: Neuroengineering - The Future is Now



Literatura
Nature News 3. 11. 2015, Wikipedia (Hippocampus).