Μια ενδιαφέρουσα μελέτη από το University of Bremen φέρνει στο φως έναν μηχανισμό του εγκεφάλου που μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε και αντιμετωπίζουμε προβλήματα συγκέντρωσης, προσοχής και μνήμης. Ο μηχανισμός αυτός βασίζεται στους λεγόμενους ρυθμούς γάμμα, ηλεκτρικές ταλαντώσεις που καθορίζουν πότε και πώς τα νευρικά κύτταρα επικοινωνούν μεταξύ τους.
Η τέχνη της συγκέντρωσης σε έναν θορυβώδη κόσμο
Όλοι έχουμε βρεθεί σε περιβάλλοντα γεμάτα ήχους και ερεθίσματα όπως σε ένα μπαρ, μια συναυλία ή έναν πολυσύχναστο δρόμο, όπου παρ’ όλα αυτά καταφέρνουμε να επικεντρωθούμε σε μια φωνή ή σε ένα οπτικό ερέθισμα. Σύμφωνα με τον Dr. Eric Drebitz, επικεφαλής της έρευνας, αυτό δεν συμβαίνει επειδή οι υπόλοιποι ήχοι γίνονται πιο αδύναμοι, αλλά επειδή ο εγκέφαλος έχει τη δυνατότητα να τους υποβαθμίζει και να δίνει προτεραιότητα στο σημαντικό ερέθισμα.
Η μελέτη δείχνει ότι αυτό δεν έχει να κάνει τόσο με το πόσο έντονα «πυροδοτούνται» τα νευρικά κύτταρα, αλλά με το πότε το κάνουν. Ο συγχρονισμός τους με τους φυσικούς ρυθμούς γάμμα του εγκεφάλου είναι αυτός που επιτρέπει την ομαλή ροή της πληροφορίας από μια περιοχή στην άλλη. Όταν αυτή η αρμονία διαταράσσεται, η πληροφορία παραμορφώνεται και η προσοχή αποδυναμώνεται, φαινόμενο που παρατηρείται σε διαταραχές όπως το ADHD, η σχιζοφρένεια και η νόσος Alzheimer.
Από τη θεωρία στο πείραμα
Οι ερευνητές μελέτησαν πώς ακριβώς λειτουργεί αυτός ο μηχανισμός καταγράφοντας την εγκεφαλική δραστηριότητα μακάκων που εκτελούσαν οπτικά τεστ προσοχής. Η πορεία της πληροφορίας περνά μέσα από διαδοχικές περιοχές του εγκεφάλου (V1, V2, V3, V4), με καθεμία να αναλαμβάνει πιο σύνθετες λειτουργίες επεξεργασίας.
Η ομάδα εστίασε στις περιοχές V2 και V4, και χρησιμοποίησε μικροδιεγέρσεις για να εισάγει τεχνητά ηλεκτρικά σήματα στη V2. Στόχος ήταν να ελεγχθεί εάν αυτά τα σήματα γίνονταν πιο αποτελεσματικά όταν έφταναν στη V4 συγχρονισμένα με τον ρυθμό γάμμα. Το αποτέλεσμα ήταν αποκαλυπτικό: μόνο όταν το σήμα έφθανε τη «σωστή στιγμή» στον κύκλο γάμμα, επηρέαζε τη δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων και τη συμπεριφορά των ζώων. Αντίθετα, όταν το σήμα ήταν εκτός συγχρονισμού, ήταν σαν να μην υπήρχε.
Με απλά λόγια, ο εγκέφαλος λειτουργεί σαν να διαθέτει μια πύλη χρόνου: τα ερεθίσματα που φτάνουν ακριβώς στον κατάλληλο ρυθμό ενισχύονται, ενώ τα υπόλοιπα αγνοούνται. Αυτός είναι ο λόγος που μπορούμε να επικεντρωνόμαστε σε μια συνομιλία σε ένα γεμάτο δωμάτιο.
Γιατί έχει σημασία ο συγχρονισμός
Η ανακάλυψη αυτή επιβεβαιώνει ότι οι νευρώνες δεν λειτουργούν σε συνεχή κατάσταση διέγερσης. Αντίθετα, μπαίνουν σε γρήγορους κύκλους – μερικών χιλιοστών του δευτερολέπτου – κατά τους οποίους είναι άλλοτε πιο δεκτικοί και άλλοτε πιο «κλειστοί». Αν ένα σήμα φτάσει τη λάθος στιγμή, απλά χάνεται.
Αυτό εξηγεί γιατί σε παθήσεις που συνοδεύονται από διαταραγμένη δραστηριότητα γάμμα, η προσοχή και η μνήμη επιδεινώνονται. Στην περίπτωση του ADHD, για παράδειγμα, η ασυγχρονία μπορεί να κάνει δύσκολη την απόρριψη άσχετων ερεθισμάτων, ενώ στη νόσο Alzheimer, η αδυναμία διατήρησης ρυθμών γάμμα φαίνεται να συνδέεται με την απώλεια γνωστικών λειτουργιών.
Από τα πειράματα στις θεραπείες
Η γνώση αυτή ανοίγει νέες προοπτικές σε επίπεδο θεραπείας. Σε προηγούμενες μελέτες, για παράδειγμα, η έκθεση ποντικιών με Alzheimer σε αναβοσβήνοντα φώτα με συχνότητα 40 Hz – δηλαδή στον ρυθμό γάμμα – μείωσε τις αμυλοειδείς πλάκες στον εγκέφαλο και ενεργοποίησε κύτταρα που απομακρύνουν τοξικές πρωτεΐνες. Η ιδέα της διέγερσης του εγκεφάλου μέσω φωτός ή ήχου ώστε να επανέλθουν οι φυσιολογικοί ρυθμοί γάμμα είναι ένα πεδίο που εξελίσσεται ραγδαία.
Παράλληλα, οι νέες γνώσεις θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογή και σε τεχνολογίες διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI), βελτιώνοντας τον τρόπο με τον οποίο οι συσκευές «συνεργάζονται» με τα νευρικά σήματα για να ενισχύσουν τη μνήμη ή την επιλεκτική προσοχή.
Τα αποτελέσματα δείχνουν πώς επιλέγεται και προτεραιοποιείται η πληροφορία πριν μετατραπεί σε αντίληψη, μάθηση και συμπεριφορά. Αυτό μας δίνει μια νέα βάση για να αναπτύξουμε πιο ακριβή μοντέλα λειτουργίας του εγκεφάλου.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, δείχνει πως η σωστή λειτουργία της σκέψης και της μνήμης εξαρτάται όχι μόνο από την ένταση των σημάτων του εγκεφάλου, αλλά κυρίως από τον ρυθμό και τον συγχρονισμό τους.
[via]
