Виртуальная реальность усиливает ритмы мозга, важные для нейропластичности, обучения и памяти

Новое открытие на крысах показывает, что мозг по-разному реагирует на иммерсивные среды виртуальной реальности и реальный мир. Это открытие может помочь ученым понять, как мозг собирает сенсорную информацию из разных источников, чтобы создать целостную картину мира вокруг нас. Это также могло бы проложить путь к «терапии виртуальной реальности» для лечения различных расстройств, связанных с обучением и памятью, включая СДВГ, аутизм, болезнь Альцгеймера, эпилепсию и депрессию.

Маянк Мехта, доктор философии, возглавляет Центр нейрофизики WM Keck и профессор кафедр физики, неврологии, электротехники и компьютерной инженерии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Его лаборатория изучает область мозга, называемую гиппокампом, которая является основным двигателем обучения и памяти, включая пространственную навигацию. Чтобы понять его роль в обучении и памяти, гиппокамп был тщательно изучен на крысах, выполняющих задачи пространственной навигации.

Когда крысы ходят, нейроны в этой части мозга синхронизируют свою электрическую активность со скоростью 8 импульсов в секунду или 8 Гц. Это тип мозговых волн, известный как «тета- ритм », и он был открыт более шести десятилетий назад.

Нарушения тета-ритма также ухудшают обучение и память крысы, в том числе способность учиться и запоминать маршрут через лабиринт. И наоборот, более сильный тета-ритм, по-видимому, улучшает способность мозга учиться и сохранять сенсорную информацию .

Поэтому исследователи предположили, что усиление тета-волн может улучшить или восстановить функции обучения и памяти. Но до сих пор никому не удавалось усилить эти мозговые волны.

«Если этот ритм так важен, можем ли мы использовать новый подход, чтобы сделать его сильнее?» — спрашивает доктор Мехта. «Можем ли мы его перенастроить?»

Повреждение нейронов в гиппокампе может мешать восприятию пространства людьми — «почему пациенты с болезнью Альцгеймера часто теряются», — говорит доктор Мехта. Он говорит, что подозревал, что тета-ритм может играть роль в этом восприятии. Чтобы проверить эту гипотезу, доктор Мехта и его коллеги изобрели иммерсивную среду виртуальной реальности для крыс, которая была гораздо более захватывающей, чем коммерчески доступная виртуальная реальность для людей.

VR позволяет крысам видеть свои конечности и тени и устраняет некоторые тревожные ощущения, такие как задержки между движением головы и сменой сцены, которые могут вызвать у людей головокружение.

«Наша виртуальная реальность настолько привлекательна, — говорит доктор Мехта, — что крысы любят прыгать и с удовольствием играть в игры».

Чтобы измерить ритмы мозга крыс, исследователи поместили крошечные электроды, тоньше человеческого волоса, в мозг между нейронами.

«Оказывается, когда крыса находится в виртуальной реальности, происходят удивительные вещи», — говорит доктор Мехта. «Он идет к виртуальному фонтану и пьет воду, дремлет там, оглядывается и исследует пространство, как если бы оно было реальным».

Примечательно, что, по словам доктора Мехты, тета-ритм становится значительно сильнее, когда крысы бегают в виртуальном пространстве по сравнению с их естественной средой.