برای اولین بار، محققان دانشگاه شهرهای دوقلوی مینه‌سوتا نشان دادند که تحریک غیرتهاجمی مغز می‌تواند مکانیسم مغزی خاصی را تغییر دهد که مستقیماً با رفتار انسان مرتبط است. این یک گام بزرگ رو به جلو برای کشف درمان های جدید برای درمان اختلالات مغزی مانند اسکیزوفرنی، افسردگی، بیماری آلزایمر و بیماری پارکینسون است.

این مطالعه اخیرا در منتشر شده است ارتباطات طبیعت، یک مجله علمی با بازبینی، دسترسی آزاد.

محققان از آنچه “تحریک جریان متناوب ترانس کرانیال” نامیده می شود برای تعدیل فعالیت مغز استفاده کردند. این تکنیک به عنوان نورومدولاسیون نیز شناخته می شود. با اعمال یک جریان الکتریکی کوچک به مغز، زمان فعال بودن سلول های مغز تغییر می کند. این مدولاسیون زمان‌بندی عصبی مربوط به نوروپلاستیسیته است، که تغییری در ارتباطات بین سلول‌های مغزی است که برای رفتار، یادگیری و شناخت انسان مورد نیاز است.

تحقیقات قبلی نشان داد که فعالیت مغز برای تحریک زمان قفل شده است. آنچه ما در این مطالعه جدید دریافتیم این است که این رابطه به آرامی تغییر کرد و مغز به مرور زمان با تحریک خارجی سازگار شد. این نشان داد که فعالیت مغز به گونه ای تغییر می کند که ما انتظارش را نداشتیم.

الکساندر اوپیتز، دانشیار، گروه مهندسی زیست پزشکی، دانشگاه مینه سوتا

به این نتیجه «پیشرفت فاز عصبی» می گویند. این زمانی است که فعالیت مغز به تدریج در طول زمان در رابطه با یک الگوی تکرار شونده مانند یک رویداد خارجی یا در این مورد تحریک غیر تهاجمی تغییر می کند. در این تحقیق، هر سه روش بررسی شده (مدل های محاسباتی، انسان و حیوان) نشان دادند که تحریک خارجی می تواند فعالیت مغز را در طول زمان تغییر دهد.

اوپیتز گفت: «زمان‌بندی این الگوی تکراری تأثیر مستقیمی بر فرآیندهای مغز دارد، به عنوان مثال، نحوه حرکت در فضا، یادگیری و یادآوری.

کشف این تکنیک جدید نشان می دهد که چگونه مغز با تحریک خارجی سازگار می شود. این تکنیک می‌تواند فعالیت مغز را افزایش یا کاهش دهد، اما زمانی قوی‌تر است که عملکردهای مغزی خاصی را که بر رفتارها تأثیر می‌گذارند، هدف قرار دهد. به این ترتیب، حافظه بلند مدت و همچنین یادگیری می تواند بهبود یابد. هدف بلند مدت استفاده از این تکنیک در درمان اختلالات روانپزشکی و عصبی است.

اوپیتز امیدوار است که این کشف به افزایش دانش و فناوری برای کاربردهای بالینی کمک کند، که می تواند منجر به درمان های شخصی تر برای اسکیزوفرنی، افسردگی، بیماری آلزایمر و بیماری پارکینسون شود.

علاوه بر اوپیتز، تیم تحقیقاتی شامل نویسندگان اول مایلز ویشنیوسکی و هری ترن بود. سایر اعضای تیم از دپارتمان مهندسی زیست پزشکی دانشگاه مینه سوتا عبارتند از ژیه ژائو، زاخاری هیگ، نیپون پررا، ایوان الکسیچوک، سینا شیرین پور و جونا روتول. این مطالعه با همکاری دکتر یان زیمرمن، دانشیار دانشکده پزشکی دانشگاه مینه سوتا انجام شد.

این کار عمدتاً توسط مؤسسه ملی سلامت (NIH) همراه با بنیاد تحقیقات رفتار و مغز و ابتکار اکتشاف، تحقیق و اقتصاد نوآوری مینه‌سوتا در دانشگاه مینه‌سوتا (MnDRIVE) پشتیبانی شد. منابع محاسباتی توسط موسسه ابر محاسباتی مینه سوتا (MSI) ارائه شده است.