Kognitiivse kontrolli suurendamine aju elektrilise stimulatsiooni abil

Kognitiivne kontroll on võime muuta harjumuslikuks muutunud mõttemustreid. Sellised mõttemustrid on iseloomulikud depressiooni, ärevuse ning sõltuvuse puhul – näiteks jääb depressioonis inimesel korduma üks ja sama negatiivne mõte. Medikamentoosse ravi eesmärk on ajus tekkinud signaali leevendamine. Elektriimpulsside abil on aga võimalik mõjutada otseselt vigaste signaalide tekkekohta. Siiski ei pruugi neurogeensete võrgustike asukoha määramine ja mõjutamine olla piisav. Esiteks ei kaasne sümptomitega alati konkreetse ajupiirkonna aktiivsust, samuti on vaimse tervise probleemid väga heterogeensed, juba depressiooni mõiste on väga lai. Uues prooviuuringus katsetati nii avatud kui ka suletud tagasisideahelaga elektrilist mõjutamist patsientidel, kes olid juba jälgimisel epilepsia tõttu.

Uuringus osales 12 katsealust, kes sooritasid Multi-Source Interference Taski (MSIT) ülesannet mõõtmaks nende kognitiivset kontrolli. Samaaegselt hinnati ka nende käitumist ning mõõdeti elektriimpulsse kortikaalsetest ning subkortikaalsetest ajustruktuuridest. MSIT ülesande käigus näeb osaleja kolme numbrit, millest kaks on ühesugused ning üks erinev. Katsealune peab vajutama võimalikult kiiresti nuppu, millel on number, mis erineb ülejäänud kahest numbrist. Iga katsealune sooritas 1–3 korda 32 või 64 sellist ülesannet. Käitumise hindamisel arvestati peamiselt reaktsiooniaega. Nii suletud kui ka avatud ahelaga tagasiside põhimõttel stimuleeriti elektriliselt capsula interna selgmist või kõhtmist osa ja seda ümbritsevaid juttkeha tuumi. Suletud ahela korral hinnati aga esmalt algoritme, kasutades eelnevate stimulatsioonivabade katsete põhjal mõõtmistulemuste parameetreid. Katse ajal dekodeeriti närviimpulsse ning vastavalt eelmise katse närvitegevusele muudeti impulssi järgmises katses. Positiivset mõju täheldati nii avatud kui ka suletud ahela tagasiside põhimõttega elektrilisel stimulatsioonil. Suletud ahelaga süsteem oli sealjuures kõige efektiivsem. Piirkond, mille stimuleerimine kõige rohkem vilja kandis, oli capsula interna selgmine osa.

Kognitiivne kontroll on häiritud mitmete psüühiliste häirete korral. Uuringus osalejad, kellel oli lisaks epilepsiale ka ärevus, tundsid elektrilise stimulatsiooni korral ka ärevuse vähenemist ning keskendumisvõime paranemist. Prooviuuringus leiti, et kognitiivset kontrolli on võimalik parandada reaalajas aju elektrilisi signaalimpulsse mõõtes ning sellest lähtuvalt vajadusel välise impulsi abil kaasa aidates. Uuringu autor võrdleb süsteemi elektrijalgrattaga, kus raskuse tekkides elektrimootor kaasa aitab. Prooviuuringule järgnev kliiniline uuring on juba ettevalmistamisel.

Allikas: Basu I, Yousefi A, Crocker B et al. Closed-loop enhancement and neural decoding of cognitive control in humans. Nat Biomed Eng 2021. https://doi.org/10.1038/s41551-021-00804-y