Επανάσταση στον εγκέφαλο: Νέα μελέτη ανακαλύπτει άγνωστους μηχανισμούς μνήμης!

Επανάσταση στον εγκέφαλο: Νέα μελέτη ανακαλύπτει άγνωστους μηχανισμούς μνήμης!

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Florian Mormann στο Τμήμα Επιληπτολογίας του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Βόννης (UKB) απέκτησε πρωτοποριακές γνώσεις σχετικά με τις διαδικασίες μνήμης στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Αυτή η μελέτη, που βασίζεται στην ανάλυση της νευρωνικής δραστηριότητας σε άτομα με ανίατη επιληψία, χρησιμοποιεί εμφυτευμένα ηλεκτρόδια για την καταγραφή των εγκεφαλικών σημάτων κατά τη διάρκεια γνωστικών εργασιών. Η εστίαση είναι στο πώς ο εγκέφαλος αποθηκεύει την ακολουθία των εικόνων. Τα αποτελέσματα είναι ελπιδοφόρα και έρχονται σε αντίθεση με τις καθιερωμένες θεωρίες του σχηματισμού μνήμης.

Ως μέρος της μελέτης, οι συμμετέχοντες με επιληψία πραγματοποίησαν μια εργασία μνήμης ενώ μετρήθηκαν οι νευρικές αποκρίσεις τους. Η Dr Stefanie Liebe, η πρώτη συγγραφέας της μελέτης, σχολίασε τα εκπληκτικά αποτελέσματα, που αμφισβητούν την κλασική άποψη των λειτουργιών της μνήμης. Ένα βασικό αποτέλεσμα δείχνει ότι οι αποκρίσεις των κυττάρων στον εγκέφαλο δεν αντιστοιχούν στη χρονική σειρά των εικόνων που παρουσιάζονται. Αυτό θα μπορούσε να υποδεικνύει έναν εναλλακτικό μηχανισμό μνήμης που προκύπτει μέσω της αλληλεπίδρασης οπτικών παρουσιάσεων, εγκεφαλικών κυμάτων και νευρικών σημάτων.

Συνδυασμός AI και νευρωνικών εγγραφών

Η μελέτη υπογραμμίζει επίσης τη δυνατότητα συνδυασμού νευρωνικών εγγραφών και τεχνητής νοημοσύνης (AI). Σε συνεργασία με τους Matthijs Pals και Jakob Macke από το Cluster of Excellence "Machine Learning: New Perspectives for Science" στο Πανεπιστήμιο του Tübingen, αναπτύχθηκε ένα νευρωνικό δίκτυο που προσομοιώνει μοτίβα δραστηριότητας παρόμοια με αυτά του ανθρώπινου εγκεφάλου. Αυτές οι καινοτόμες προσεγγίσεις θα μπορούσαν να ανοίξουν νέες προοπτικές για έρευνα σε περίπλοκες λειτουργίες του εγκεφάλου.

Η επιληψία είναι μια ευρέως διαδεδομένη νευρολογική ασθένεια στην οποία περίπου ένας στους τρεις ανθρώπους δεν ανταποκρίνεται επαρκώς στη φαρμακευτική θεραπεία. Μόνο στην Ελβετία, περίπου 80.000 άνθρωποι ζουν με αυτή την ασθένεια. Η χειρουργική επέμβαση για την αφαίρεση της επιληπτογόνου εστίας μπορεί να βοηθήσει σε σοβαρές περιπτώσεις, αλλά ο ακριβής εντοπισμός αυτών των περιοχών είναι δύσκολος.

Ψηφιακά μοντέλα εγκεφάλου για την υποστήριξη της επιληψίας

Επί του παρόντος, οι υπάρχουσες μέθοδοι καταφέρνουν να εντοπίσουν σωστά τις πληγείσες περιοχές μόνο στο 60% περίπου των ασθενών. Ερευνητές με επικεφαλής τον Viktor Jirsa στο Université d'Aix-Marseille εργάζονται επομένως σε εξατομικευμένα μοντέλα εγκεφάλου, τα λεγόμενα digital brain twins. Αυτά τα μαθηματικά μοντέλα βασίζονται σε δεδομένα ειδικά για τον ασθενή και χρησιμοποιούν αλγόριθμους για την προσομοίωση της εγκεφαλικής δραστηριότητας και των συνδέσεων εντός του εγκεφάλου.

Το ψηφιακό δίδυμο μπορεί να αναγνωρίσει την επιληπτική δραστηριότητα σε περιοχές του εγκεφάλου που συχνά χάνουν οι συμβατικές μέθοδοι. Ο Lukas Imbach από το Ελβετικό Κέντρο Επιληψίας βλέπει μεγάλες δυνατότητες σε αυτές τις νέες προσεγγίσεις για τον σχεδιασμό χειρουργικών επεμβάσεων. Από το 2019, διεξάγεται μια κλινική δοκιμή που δοκιμάζει αυτή την τεχνική σε 13 κέντρα επιληψίας στη Γαλλία με σχεδόν 400 συμμετέχοντες, τα πρώτα αποτελέσματα της οποίας αναμένονται στα τέλη του 2024.

Συνοπτικά, η έρευνα δείχνει ότι τόσο τα ευρήματα από το Πανεπιστήμιο της Βόννης Όσον αφορά τις διαδικασίες μνήμης καθώς και τις καινοτόμες προσεγγίσεις για την καταπολέμηση της επιληψίας, λαμβάνονται υπόψη οι τεράστιες δυνατότητες του συνδυασμού τεχνητής νοημοσύνης και μεμονωμένων μοντέλων εγκεφάλου. Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν όχι μόνο να εμβαθύνουν τις βασικές γνώσεις για το σχηματισμό μνήμης, αλλά και να ανοίξουν νέες θεραπευτικές επιλογές για ασθενείς με επιληψία και να βελτιώσουν την ακρίβεια στις χειρουργικές επεμβάσεις.