Z kilku prowadzonych w ostatnich latach badań wynika, że różne rodzaje fal mózgowych mogą koordynować aktywność neuronów w różnych częściach mózgu. Nie do końca jest jeszcze jasne, jak to się dzieje.

Badań nie ułatwia fakt, że manipulowanie falami mózgowymi jest trudne. Najwięcej trudności sprawia odróżnienie fali powstającej w wyniku aktywności danej grupy neuronów od „szumu tła”, panującego w mózgu. Neurony są bowiem niezwykle „rozgadane”. Takie badania można porównać do próby studiowania słów przekazywanych przez „głuchy telefon” na głośnym stadionie.

Trudno też jest manipulować konkretnymi obszarami mózgu. Tu z pomocą przyszła genetyka – a konkretnie optogenetyka. Naukowcy mogą wszczepić w mysie neurony geny kodujące światłoczułe białka, zwykle pochodzące z alg. To pozwala sterować mysimi neuronami za pomocą światłowodu. Naukowcy mogą w ten sposób wzbudzać fale mózgowe lub je wygaszać.

Fale theta są niezbędne do zapamiętywania. Można je wywołać sztucznie

Badacze z Univeristy of California w San Diego przeprowadzili eksperymenty, w trakcie których przyjrzeli się dokładniej roli fal theta. To fale mózgowe o częstotliwości 6-9 herców (Hz), czyli drgań na minutę. Uczeni mierzyli je w korze śródwęchowej i hipokampie. To dwa ośrodki odpowiedzialne za uczenie się i utrwalanie wspomnień.

W pracy, która ukazuje się na łamach czasopisma naukowego „Nature Neuroscience” badacze dowodzą, że zapamiętywanie wymaga precyzyjnej synchronizacji aktywności neuronów, czego efektem są takie właśnie fale mózgowe. Badacze udowodnili to, wzbudzając fale theta, podczas gdy myszom przedstawiano różne informacje. Zapamiętywały je tylko, gdy w tych ośrodkach mózgu wzbudzano fale theta.

Stefan Leutgeb, jeden z autorów badania tłumaczy, że wywoływanie sztucznych fal o innej częstotliwości nie powodowało powstawania wspomnień. Nie powodowało też jednak problemów z ich wywoływaniem – nawet, gdy rytm fal znacząco różnił się od naturalnego rytmu theta.

To sugeruje, że można będzie opracować techniki stymulacji mózgu, które mogą poprawić pamięć. Nawet jeśli sztucznie wytwarzane fale będą nieco odmienne od precyzyjnego rytmu fal theta, nie zaburzy to pracy mózgu.

Mózg można stymulować też za pomocą fal magnetycznych

Rzecz jasna, nikt nie zamierza wszczepiać ludziom światłowodów. Neurony można bowiem stymulować w inny sposób. Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (transcranial magnetic stimulation, TMS) wywołuje w mózgu fale elektryczne za pomocą zmieniającego się pola magnetycznego. Trwa wiele badań nad skutecznością tej metody w leczeniu różnych zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych. W Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii została dopuszczona jako jedna z metod leczenia depresji.

– W naszych kolejnych badaniach zajmiemy się także tym, dlaczego techniki stymulacji mózgu czasami poprawiają, a czasami zaburzają pamięć, procesy decyzyjne czy poznawcze. W tym celu będziemy musieli poznać lepiej, jak na wzorce aktywności neuronów wpływa stymulacja i które z takich wzorców są niezbędne dla zachowań opartych na pamięci – dodaje Stefan Leutgeb.

Źródła: MedicalXpress, Nature Neuroscience.