Neuroznanstvenici s Bostonskog sveučilišta opisali su novi pristup poboljšanju pamćenja kod starijih osoba. Umjesto tableta, u središtu pozornosti je električna stimulacija mozga – pažljivo dozirane, slabe struje koje ciljano prolaze kroz određena područja mozga kako bi pojačale rad živčanih mreža zaduženih za kratkoročno i dugoročno pamćenje. Istraživanje pokazuje da nekoliko kratkih sesija može dovesti do mjerljivog poboljšanja prisjećanja riječi i događaja, i to kod osoba između 65 i 88 godina.
Gubitak pamćenja jedno je od najvidljivijih obilježja starenja. Mnogi ljudi primjećuju da im treba više vremena da se sjete imena, događaja ili gdje su ostavili ključeve. To ne znači nužno bolest, ali učestalo zaboravljanje može smanjiti samopouzdanje i otežati svakodnevni život. U najtežim slučajevima, poput Alzheimerove bolesti, promjene u mozgu dovode do dubokih poremećaja pamćenja koji mijenjaju čitav identitet osobe.
Godinama se problemi pamćenja pokušavaju ublažiti lijekovima koji jačaju prijenos signala među neuronima. Sinapse, spojevi između živčanih stanica, ključne su za stvaranje tragova pamćenja. Pretpostavlja se da se svaka uspomena sastoji od mreže sinaptičkih veza koje se mijenjaju dok učimo. Ako se sinapse mogu ojačati, očekuje se da će se ojačati i pamćenje. No u praksi, takvi lijekovi često imaju ograničene učinke, mogu dovesti do nuspojava, a ne pomažu svima jednako.
Zbog toga istraživače privlači električna stimulacija mozga kao drugačiji, neposredniji put do istog cilja. Umjesto da kemijski mijenja način na koji neuroni međusobno razgovaraju, električna stimulacija mozga pokušava uskladiti njihov električni ritam. Umjesto da se neuroni “nadglasavaju”, cilj je da zapjevaju u istom ritmu, kako bi se informacije lakše organizirale i pohranjivale.
Da bi se razumjelo zašto električna stimulacija mozga može imati tako snažan učinak, potrebno je pogledati rad mozga iz “helikopterske perspektive”. Pamćenje jedne riječi ili lica ne nalazi se na jednoj točki u mozgu; ono je raspodijeljeno po mnogim regijama. Zvuk, slika, emocija, miris, kontekst – sve te informacije obrađuju se na različitim područjima korteksa i dubljih struktura. Kada se prisjećamo, sve te raspršene informacije moraju se povezati u jedinstvenu cjelinu.
Zamislimo jednostavan primjer. Kada netko čuje prezime poznatog političara, u sekundi se može javiti slika lica, ton glasa, prizor s televizijskih vijesti, pa čak i neugoda ili oduševljenje. Svaki od tih elemenata nastaje u drugom dijelu mozga, ali subjektivno ih doživljavamo kao jedan “paket” prisjećanja. Pitanje kako mozak uspijeva uskladiti te udaljene regije dugo je mučilo neuroznanstvenike.
Jedno od najzanimljivijih objašnjenja uključuje moždane valove. Poznato je da neuroni međusobno komuniciraju električnim impulsima. Kada mnogo neurona istodobno “puca”, njihov zbir stvara električno polje koje oscilira određenom frekvencijom, poput ritma bubnja. Te oscilacije nazivamo moždanim valovima, a mogu se mjeriti elektrodama na površini vlasišta pomoću metode zvane EEG.
Moždani valovi nisu samo nusprodukt rada neurona; oni ga istodobno i oblikuju. U određenim fazama vala neuronima je lakše “okidati”, dok ih druge faze koče. Tako ritam vala organizira kada će skupine neurona biti aktivne, sinkronizirajući udaljena područja. Na taj način različiti dijelovi mozga mogu “plesati” u istom tempu, što olakšava međusobnu razmjenu informacija i stvaranje stabilnog pamćenja.
Istraživanja pokazuju da su određene frekvencije osobito važne za pamćenje. Theta-valovi, sporiji ritmovi od nekoliko ciklusa u sekundi, povezani su s jačanjem sinapsi u strukturama zaduženima za stvaranje novih sjećanja. Brži gama-valovi, koji titraju mnogo puta u sekundi, često se javljaju u prednjem dijelu mozga, gdje se informacije iz različitih izvora spajaju u smislenu cjelinu. Ova otkrića otvorila su mogućnost da električna stimulacija mozga bude usmjerena upravo na pojačavanje odabranih ritmova, a ne na cijeli mozak odjednom.
Električna stimulacija mozga u praksi izgleda mnogo jednostavnije nego što zvuči. Sudionicima istraživanja na glavu se postavlja lagana kapa s ugrađenim elektrodama. Kroz te elektrode prolazi vrlo slaba struja, toliko blaga da je većina ljudi osjeća samo kao diskretno peckanje ili toplinu na koži. Napon se pritom brzo smanjuje prolaskom kroz lubanju, pa do samih neurona stižu tek sitne promjene električnog polja.
Te promjene nisu dovoljno jake da izravno natjeraju neurone da ispale impuls. Međutim, kada se električna stimulacija mozga primjenjuje ritmično i usklađeno s prirodnim moždanim valovima, učinci se mogu zbrajati. To se ponekad uspoređuje s grupom ljudi koja gura zaglavljeni automobil. Ako svaki član grupe gura u svoje vrijeme, automobil ostaje na mjestu. Kada svi počnu gurati u istom trenutku, sila postaje dovoljna da automobil krene.
Istraživanje provedeno na skupini starijih ispitanika pokazalo je kako električna stimulacija mozga može poboljšati rezultate na jednostavnom testu pamćenja riječi. Sudionicima je čitan popis riječi, a zatim su trebali ponoviti što više pojmova. Isti zadatak ponavljan je nekoliko puta tijekom dvadesetominutne sesije, dok su određene regije mozga bile stimulirane točno određenom frekvencijom. Postupak se ponavljao četiri dana zaredom, a pamćenje se poboljšavalo iz dana u dan.
Ključan detalj bio je u tome što nije svaka kombinacija mjesta i frekvencije dovodila do istog poboljšanja. Kada je parijetalni dio kore, smješten bliže tjemenu i sljepoočnicama, primao sporiju stimulaciju nalik theta-valovima, najbolje se poboljšavalo kratkoročno pamćenje – sposobnost da se nakratko zadrži niz informacija, poput telefonskog broja ili popisa za kupnju. Kada se električna stimulacija mozga usmjerila na predfrontalni korteks bržim ritmom sličnim gama-valovima, najviše je napredovalo dugoročno pamćenje.
Istraživači su proveli i kontrolne uvjete. Kada su zamijenili frekvencije – brze valove usmjerili na parijetalno područje, a sporije na prednji dio mozga – poboljšanja nisu bila jednako izražena. To je snažan argument da električna stimulacija mozga ne djeluje samo zato što ljudi osjećaju peckanje na tjemenu i više se trude. Čini se da je sama točnost “podešavanja” ritma i regije mozga presudna za učinak na pamćenje.
Zanimljivo je da su osobe s najslabijim početnim rezultatima ujedno najviše napredovale. To otvara ideju individualno prilagođenih tretmana. U budućnosti bi se, primjerice, moglo prvo snimiti moždanu aktivnost pomoću EEG-a, proučiti u kojim regijama ritam ne radi optimalno, a zatim osmisliti električnu stimulaciju mozga posebno za tu osobu. Umjesto jedne univerzalne “doze”, svaki bi mozak dobio vlastiti obrazac stimulacije.
Još jedan važan nalaz jest trajanje učinka. Nije riječ samo o kratkom “podizanju” sposobnosti neposredno tijekom stimulacije. Kod mnogih sudionika poboljšanje prisjećanja riječi bilo je prisutno i tjednima nakon završetka sesija. To sugerira da električna stimulacija mozga ne djeluje samo na površini, nego potiče dugotrajnije promjene u mrežama neurona, vjerojatno jačajući veze koje sudjeluju u kodiranju i dohvaćanju sjećanja.
Električna stimulacija mozga pritom je neinvazivna i relativno jednostavna za provedbu. Za razliku od kirurških zahvata, ne zahtijeva otvaranje lubanje. Za razliku od mnogih lijekova, ne nosi rizik ovisnosti niti kemijskog remetećeg utjecaja na druge organe. Naravno, to ne znači da je potpuno bez rizika; potrebna su daljnja istraživanja o dugoročnim učincima, optimalnim protokolima i granicama sigurnosti. No zasad podaci upućuju na povoljan omjer koristi i rizika, barem kod osoba bez težih neuroloških bolesti.
Električna stimulacija mozga nije jedini način na koji se moždani valovi mogu mijenjati. Istražuju se i ritmički svjetlosni podražaji, primjerice treperavo svjetlo određenog ritma, kao i zvučni signali koji slijede točno zadani tempo. U pokusima na životinjama pokazalo se da takvi podražaji mogu aktivirati stanice imunološkog sustava u mozgu i pomoći u uklanjanju nakupljenih proteinskih naslaga povezanih s neurodegenerativnim bolestima. Istraživanja na ljudima tek su u tijeku.
Uz to, razvijaju se metode učenja svjesne kontrole moždanih valova uz pomoć povratne informacije, tehnika poznata pod nazivom neurofeedback. Osoba dobiva uvid u vlastitu moždanu aktivnost na ekranu i uči, pomoću vježbi opuštanja ili fokusiranja, kako pojačati ili smanjiti određene ritmove. I ovdje se ispituje može li kombinacija takvog treninga i električna stimulacija mozga donijeti veće koristi nego bilo koji pristup zasebno.
Važno je naglasiti da električna stimulacija mozga nije čarobni prekidač za pamćenje. Najbolje funkcionira kada se primjenjuje dok osoba aktivno nešto uči ili se nečega prisjeća, kao u eksperimentima s popisima riječi. Stimulacija tada “pomaže” mrežama neurona koje već sudjeluju u zadatku da se dodatno učvrste. Bez mentalnog angažmana, učinak može biti slabiji, što znači da bi eventualni budući tretmani vjerojatno trebali uključivati i pažljivo osmišljene kognitivne vježbe.
Električna stimulacija mozga pokreće i važne etičke rasprave. Gdje je granica između liječenja i poboljšavanja sposobnosti kod zdravih ljudi? Bi li pristup takvoj tehnologiji trebao biti ograničen na osobe s ozbiljnim poteškoćama pamćenja, ili bi je smjeli koristiti svi koji žele bolje rezultate na ispitima ili veću produktivnost na poslu? Kako osigurati da električna stimulacija mozga ne produbi društvene razlike između onih koji si je mogu priuštiti i onih koji ne mogu?
Osim toga, potrebno je pažljivo proučiti moguće neželjene posljedice. Mozak je složen sustav, pa pojačavanje jednog aspekta funkcioniranja ponekad može imati cijenu na nekom drugom području. Možda će se pokazati da određeni obrasci stimulacije ometaju san, utječu na raspoloženje ili mijenjaju druge kognitivne funkcije. Zbog toga znanstvenici naglašavaju važnost postupnog, dobro kontroliranog uvođenja postupaka u širu praksu.
Unatoč tim otvorenim pitanjima, sve je jasnije da promatranje mozga kao dinamičnog električnog sustava otvara nove mogućnosti. Umjesto da se oslanjamo isključivo na kemijske tvari, električna stimulacija mozga nastoji “govoriti” istim jezikom kojim neuroni prirodno komuniciraju. Svaki novi eksperiment koji razotkriva kako ritmovi moždanih valova povezuju naša sjećanja približava nas danu kada će se ciljana električna stimulacija mozga moći koristiti kao svakodnevni alat za očuvanje pamćenja u starijoj dobi.
