Con l’avanzare dell’età, diventa sempre più difficile ricordare dove si trovano determinati oggetti, che si tratti delle chiavi o di dove abbiamo parcheggiato l’auto. Questa memoria spaziale si deteriora ulteriormente con l’insorgere della demenza, una condizione che colpisce una persona al mondo ogni tre secondi, secondo l’Alzheimer’s Disease International.
Stiamo rispondendo a una preoccupazione importante per le persone affette da demenza.
F riedhelm Hummel I team di ricerca di due laboratori dell’EPFL hanno unito le forze per stimolare questa memoria spaziale creando un dispositivo sperimentale unico che combina la stimolazione cerebrale profonda non invasiva, l’addestramento alla realtà virtuale e la risonanza magnetica funzionale (fMRI), il tutto riunito presso il Campus Biotech di Ginevra. Pubblicato su Science Advances, lo studio dimostra che impulsi elettrici mirati e indolori applicati all’ippocampo e alle strutture adiacenti, una regione cerebrale profonda coinvolta nella memoria e nella navigazione spaziale, possono migliorare la capacità del cervello di ricordare luoghi e navigare.
"Cercando modi per migliorare la memoria spaziale senza interventi chirurgici o farmaci, stiamo affrontando un problema importante per una popolazione ampia e in crescita: gli anziani, i pazienti che soffrono di lesioni cerebrali o le persone affette da demenza", spiega Friedhelm Hummel, direttore dell’Hummel Lab.
Questo studio è il risultato di una collaborazione tra il Laboratorio Hummel e il Laboratorio di Neuroscienze Cognitive (LNCO) di Olaf Blanke, entrambi parte dell’Istituto Neuro X dell’EPFL. Combinando l’esperienza di Friedhelm Hummel nella stimolazione cerebrale non invasiva con la ricerca cognitiva di Olaf Blanke sulla navigazione spaziale nella realtà virtuale, i due gruppi di ricerca hanno sviluppato una configurazione neuro-tecnologica unica.
Una combinazione unica di neurotecnologie
L’esperimento inizia posizionando quattro elettrodi innocui sulla testa di volontari sani per stimolare l’ippocampo e le strutture adiacenti. Questa tecnica non invasiva di stimolazione elettrica transcranica a interferenza temporale invia impulsi mirati senza causare disagio ai partecipanti.Questo ci fa pensare che, stimolando l’ippocampo, abbiamo aumentato temporaneamente la plasticità cerebrale.
E lena Beanato I volontari sono stati poi immersi in un mondo virtuale utilizzando occhiali per la realtà virtuale. Sulla base di una precedente ricerca del primo coautore Hyuk-June Moon, gli scienziati hanno chiesto ai partecipanti di navigare attraverso una serie di luoghi e di ricordare i punti di riferimento. Questo ambiente virtuale immersivo consente al team di ricerca di misurare con precisione la capacità dei volontari di ricordare e navigare in un ambiente spaziale mentre ricevono la stimolazione tTIS.
"Quando è stata applicata la stimolazione, abbiamo osservato un chiaro miglioramento del tempo di richiamo dei partecipanti, ovvero il tempo necessario per iniziare a muoversi verso la posizione in cui pensavano si trovasse l’oggetto", spiega Elena Beanato, l’altra prima coautrice dello studio. "Questo ci fa pensare che, stimolando l’ippocampo, abbiamo temporaneamente aumentato la plasticità cerebrale che, combinata con l’addestramento in un ambiente virtuale, favorisce una navigazione spaziale più efficiente".
L’intero esperimento è stato condotto in uno scanner fMRI. Ciò ha permesso al team di ricerca di ottenere immagini in tempo reale dell’attività cerebrale, consentendo di seguire le risposte tTIS dell’ippocampo e delle regioni circostanti durante i compiti di navigazione spaziale. I dati della fMRI hanno rivelato cambiamenti nell’attività neuronale associati ai cambiamenti comportamentali osservati, in particolare nelle aree responsabili della memoria e della navigazione, consentendo ai ricercatori di comprendere meglio il modo in cui la stimolazione non invasiva modula le funzioni cerebrali.
Questa integrazione di tecnologie all’avanguardia presso l’istituto Neuro X dell’EPFL rende Campus Biotech uno dei pochi luoghi in cui queste tre tecniche sperimentali possono essere combinate in un unico studio.
A lungo termine, prevediamo di utilizzare questo approccio per sviluppare terapie mirate per le persone che soffrono di disturbi cognitivi.
O laf Blanke "La combinazione di tTIS, realtà virtuale e fMRI offre un approccio altamente controllato e innovativo per studiare la risposta del cervello alla stimolazione e il suo impatto sulle funzioni cognitive", aggiunge Olaf Blanke. "A lungo termine, prevediamo di utilizzare questo approccio per sviluppare terapie mirate per le persone che soffrono di disturbi cognitivi, offrendo così un mezzo non invasivo per migliorare la memoria e le abilità spaziali".
