인간의 기억 회복을 돕는 신경 보철 장치

웨이크포레스트대학교 의과대학과 서던캘리포니아대학교(USC)의 과학자 팀은 특정 기억을 기억하는 신경 보철 장치를 최초로 성공적으로 사용하는 방법을 시연했습니다.

연구 결과는 다음 사이트에 온라인으로 표시됩니다. 전산 신경과학의 개척지.

이 획기적인 연구는 웨이크 포레스트 대학교 의과대학 재생의학, 중개 신경과학 및 신경학 교수인 로버트 햄슨(Robert Hampson) 박사가 주도한 웨이크 포레스트와 USC 팀의 2018년 연구에서 파생되었으며, 보철 시스템의 성공적인 구현을 보여주었습니다. 개인의 기억 패턴을 사용하여 기억을 부호화하고 회상하는 뇌의 능력을 촉진하는 것입니다.

이전 연구에서 팀의 전자 보철 시스템은 다중 입력 다중 출력(MIMO) 비선형 수학적 모델을 기반으로 했으며, 연구진은 새로운 생성에 관여하는 뇌의 일부인 해마에 있는 여러 뉴런의 발화 패턴에 영향을 미쳤습니다. 추억.

이 연구에서 연구자들은 사람들이 특정 정보를 기억하도록 돕는 해마를 돕는 새로운 과정 모델을 구축했습니다. 뇌가 “난로를 껐어”, “차 열쇠를 어디에 뒀지?”와 같은 정보를 저장하거나 기억하려고 할 때. 세포 그룹은 정보가 저장되거나 회상될 수 있도록 활성화되는 신경 앙상블에서 함께 작동합니다. 연구자들은 이러한 뇌 세포의 활동 기록을 사용하여 다양한 특정 정보를 저장하는 데 사용되는 신경 활동을 해독할 수 있는 MDM(기억 디코딩 모델)을 만들었습니다. MDM에 의해 해독된 신경 활동은 패턴 또는 코드를 생성하는 데 사용되었으며, 이는 뇌가 해당 정보를 저장하려고 할 때 해마에 신경 자극을 적용하는 데 사용되었습니다.

“여기서 우리는 기억력을 향상시키기 위한 신경 자극의 혁신적인 기술을 강조할 뿐만 아니라 기억 자극이 일반적인 접근 방식에 국한되지 않고 사람에게 중요한 특정 정보에도 적용될 수 있음을 보여줍니다.”라고 Brent는 말했습니다. 웨이크 포레스트 대학교 의과대학 중개신경과학부의 연구원이자 해당 연구의 교신저자인 Roeder 박사.

연구팀은 발작의 원인을 정확히 찾아내기 위해 뇌의 여러 부분에 외과적으로 이식된 전극을 사용하는 진단 뇌 매핑 절차에 참여한 간질이 있는 성인 14명을 등록했습니다. 참가자들은 Atrium Health Wake Forest Baptist Medical Center, 로스앤젤레스에 있는 USC Keck Hospital, 캘리포니아 다우니에 있는 Rancho Los Amigo National Rehabilitation Center 등 본 연구에 참여한 세 곳 중 한 곳에서 모든 수술 절차, 수술 후 모니터링 및 신경인지 테스트를 받았습니다. .

팀은 시각적 인식 기억 작업 중에 MDM 전기 자극을 전달하여 자극이 사람들이 이미지를 더 잘 기억하는 데 도움이 될 수 있는지 확인했습니다. 그들은 이 전기 자극을 사용했을 때 사람들이 사물을 얼마나 잘 기억하는지에 상당한 변화가 있다는 것을 발견했습니다. 약 22%의 사례에서 성능에 눈에 띄는 차이가 있었습니다.

기억 기능이 손상된 참가자를 구체적으로 살펴보면 뇌 양쪽에 자극을 가한 결과 거의 40%가 기억력 성능에 상당한 변화를 보였습니다.

“우리의 목표는 알츠하이머병, 뇌졸중 또는 머리 부상으로 인해 상실된 기억 기능을 회복할 수 있는 개입을 만드는 것입니다.”라고 Roeder는 말했습니다. “우리는 기억력 장애가 있는 사람들에게서 가장 두드러진 변화가 일어나는 것을 발견했습니다.”

Roeder는 약물 복용 여부, 문 잠김 여부 등 중요한 정보를 기억할 수 있도록 도와줌으로써 사람들이 독립적으로 생활할 수 있도록 기술을 개선할 수 있기를 희망한다고 말했습니다.

Roeder는 “더 많은 연구가 필요하지만 MDM 기반 자극이 기억을 크게 수정하는 데 사용될 가능성이 있다는 것을 알고 있습니다.”라고 말했습니다.

이 연구는 웨이크 포레스트 대학교 의과대학 생리학 및 약리학 명예 교수인 Sam Deadwyler 박사와 Hampson(현재 웨이크 포레스트 회원)이 주도한 메모리 코드에 대한 20년 이상의 전임상 연구를 기반으로 합니다. 재생의학 연구소), 생명의학 엔지니어인 Theodore Berger 박사와 Dong Song 박사가 이끄는 USC 팀이 참여했습니다.

전임상 연구에서는 USC에서 개발한 MIMO 시스템을 사용하여 동물 모델의 기억을 회복하고 촉진하기 위해 동일한 유형의 자극을 적용했습니다.

이번 연구는 미국 국방고등연구계획국(DARPA)의 자금 지원을 받았다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240213130407.htm