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Stimolazione Cerebrale

 

Un team di neuroscienziati dell'Università della Pennsylvania ha dimostrato per la prima volta che la stimolazione elettrica, erogata nel cervello quando si prevede che la memoria fallisca, può migliorare le funzioni mnesiche del cervello umano. La stessa stimolazione, generalmente, diventa invece disturbante quando gli impulsi elettrici arrivano durante i periodi di efficace funzione della memoria.

Il team di ricerca è costituito dal Dott. Michael Kahana, professore di psicologia e ricercatore principale del programma di ripristino della memoria attiva dell'Agenzia per la Ricerca Avanzata della Difesa, dal Dott. Youssef Ezzyat, uno scienziato di dati senior del laboratorio di Kahana, e dal Dott. Daniel Rizzuto, direttore della neuromodulazione cognitiva. Hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Current Biology.

Questo lavoro è un passo importante verso l'obiettivo a lungo termine del ripristino della memoria attiva, un progetto del Dipartimento della Difesa di quattro anni, finalizzato allo sviluppo di tecnologie di nuova generazione volte a migliorare le funzioni mnesiche nelle persone che soffrono di perdita di memoria. Esso illustra un importante legame tra la stimolazione profonda del cervello e le sue potenzialità terapeutiche.

Per arrivare a questo punto, il team ha dovuto prima capire e decodificare dei modelli di segnalazione che corrispondono agli alti e bassi della funzione di memoria. "Applicando metodi di apprendimento automatico a segnali elettrici misurati in luoghi diffusi in tutto il cervello umano", ha detto Ezzyat, "siamo stati in grado di identificare l'attività neurale che indica quando un determinato paziente avrà diminuzioni di codifica di memoria".

Utilizzando questo modello, il team di Kahana ha esaminato come gli effetti della stimolazione variano in funzione della memoria povera rispetto a quella efficace. Lo studio ha coinvolto pazienti neurochirurgici che ricevono dei trattamenti per l'epilessia presso l'Ospedale dell'Università della Pennsylvania, l'Ospedale Universitario Thomas Jefferson, il Dartmouth-Hitchcock Medical Center, l'Ospedale Universitario Emory, l'Università del Texas Southwestern, la Mayo Clinic, la Columbia University, il National Institutes of Health Clinical Center e l'Università di Washington. I partecipanti sono stati invitati a studiare e richiamare elenchi di parole comuni ricevendo livelli sicuri di stimolazione cerebrale.

Durante questo processo, il team di ricerca ha registrato l'attività elettrica mediante degli elettrodi impiantati nel cervello dei pazienti come parte della cura clinica di routine. Queste registrazioni hanno identificato i biomarcatori della funzione di memoria con successo, i pattern di attività che si verificano quando il cervello forma effettivamente nuovi ricordi.

"Abbiamo scoperto che, quando la stimolazione elettrica arriva durante i periodi di memoria efficace, la memoria peggiora", ha detto Kahana. "Ma quando la stimolazione elettrica arriva nei momenti di cattiva funzione, la memoria migliora notevolmente." Kahana lo associa a schemi di traffico nel cervello: stimolare il cervello durante un backup ripristina il flusso normale del traffico.

Ottenere informazioni riguardanti questo processo potrebbe migliorare la vita di molti tipi di pazienti, in particolare quelli con lesioni cerebrali traumatiche o malattie neurologiche, quali il Morbo di Alzheimer. "La tecnologia basata su questo tipo di stimolazione", ha affermato Rizzuto, "potrebbe produrre dei guadagni significativi nelle performance della memoria, ma è necessario lavorare più per passare dalla sperimentazione ad una piattaforma terapeutica effettiva".

Lo scorso novembre, la squadra RAM ha pubblicato un vasto database di registrazioni e stimolazioni intracraniche del cervello, comprendente più di 1.000 ore di dati da 150 pazienti che hanno eseguito attività di memoria.

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