EPFL、ニューロテックは手術なしに記憶を強化する

December, 20, 2024, Lausanne--EPFLの研究者は、バーチャルリアリティ(VR)、非侵襲的脳刺激療法、高度な脳イメージング技術を組み合わせて、健康な参加者の空間ナビゲーションを改善した。この研究は、薬物療法や手術を受けずに高齢者の認知症に対処するための第一歩である。

年齢を重ねるにつれて、鍵をどこに置いたか、車をどこに駐車したかを思い出すなど、物がどこにあるのかを思い出すのが難しくなる。この空間記憶は、Alzheimer’s Disease Internationalによると、世界中の誰かが3秒ごとに発症する状態である認知症の発症とともにさらに悪化する。

EPFLの2つの研究室の研究者が協力して、ジュネーブのCampus Biotech内に非侵襲的な脳深部刺激療法、バVRトレーニング、fMRIイメージングを組み合わせた独自の実験セットアップを作成することで、空間記憶を強化している。Science Advancesに掲載されたこの研究は、海馬と隣接する構造(記憶と空間ナビゲーションに暗示される脳の深部領域)に標的を絞った痛みのない電気インパスが、位置を思い出し、より効果的にナビゲートする脳の能力を改善できることを実証している。

「手術や投薬を使わずに空間記憶を改善する方法を見つけることで、高齢者だけでなく、脳外傷患者や認知症患者など、増え続ける大規模集団の深刻な懸念に対処している」と、Hummel Labの責任者であるFriedhelm Hummelはコメントしている。

この研究は、EPFLのNeuro X研究所にあるHummel研究室とOlaf Blankeの認知神経科学研究所(LCNO)の共同研究の結果である。Hummelの非侵襲的脳刺激療法に関する専門知識と、Blankeの仮想現実環境における空間ナビゲーションに関する認知研究を組み合わせることで、研究チームは独自の神経技術セットアップを開発した。

ニューロテクノロジーのユニークな組み合わせ
実験は、研究者が健康な個人の頭に4つの無害な電極を配置して、海馬と隣接する構造を刺激することから始まる。経頭蓋側頭干渉電気刺激(tTIS)と呼ばれるこの非侵襲的技術は、参加者に不快感を与えることなく、標的を絞ったパルスを送信する。

次に、ボランティアはVRゴーグルを使って仮想世界に没入する。共同筆頭著者のHyuk-June Moonによる以前の研究に基づいて、科学者たちは参加者に一連の場所をナビゲートし、主要なランドマークを記憶するように命じた。この没入型の仮想環境により、研究者は、参加者がtTISを受け取りながら空間情報をどれだけうまく思い出し、ナビゲートできるかを正確に測定できる。
「刺激が加えられると、参加者の想起時間、つまり物体があった場所に向かって移動を開始するのにかかる時間が明らかに改善されたことがわかった。このことから、海馬を刺激することで脳の可塑性が一時的に増加し、それが仮想環境でのトレーニングと組み合わさることで、空間ナビゲーションの向上につながると考えている」と、この研究のもう一人の筆頭著者であるElena Beanatoはコメントしている。

実験全体はfMRIスキャナ内で行われた。これにより、研究者は脳活動のリアルタイム画像を得ることができ、空間ナビゲーションタスク中に海馬とその周辺領域がtTISにどのように反応したかを監視できるようになった。fMRIのデータは、観察された行動の変化に関連する神経活動の変化、特に記憶とナビゲーションに関与する領域の変化を明らかにし、研究者は非侵襲的刺激が脳機能をどのように調節するかについてより深い洞察を得ることができた。

EPFLのNeuro X Instituteにおけるこの先進技術の統合により、Campus Biotechは、3つの実験技術すべてを1つの研究に組み合わせることができる数少ない場所の1つとなっている。

「長期的には、このアプローチを使用して、認知障害に苦しむ患者のための標的療法を開発することを想定している」(Olaf Blanke)。

「tTIS、バーチャルリアリティ、fMRIの連携により、刺激に対する脳の反応と認知機能への影響を研究するための高度に制御された革新的なアプローチが提供される。長期的には、このアプローチを使用して認知障害に苦しむ患者のための標的療法を開発し、記憶能力と空間能力を強化する非侵襲的な方法を提供することを構想してい」とOlaf Blankeは付け加えた。