Os pesquisadores combinaram realidade virtual, estimulação cerebral não invasiva e técnicas avançadas de imagem cerebral para melhorar a navegação espacial em participantes saudáveis. O estudo é um primeiro passo no tratamento da demência em uma população idosa sem medicação ou cirurgia.
À medida que envelhecemos, torna-se mais difícil lembrar onde estão as coisas – seja onde deixamos as chaves ou onde estacionamos o carro. Esta memória espacial deteriora-se ainda mais com o aparecimento da demência, uma condição que alguém no mundo desenvolve a cada três segundos, de acordo com a Alzheimer's Disease International.
Estamos abordando uma preocupação séria para as pessoas afetadas pela demência.
Friedhelm Hummel
Pesquisadores de dois laboratórios da EPFL uniram forças para impulsionar a memória espacial, criando uma configuração experimental única que combina estimulação cerebral profunda não invasiva, treinamento em realidade virtual e imagens de fMRI – tudo alojado no Campus Biotech em Genebra. Publicado na Science Advances, o estudo demonstra que impulsos elétricos direcionados e indolores para o hipocampo e estruturas adjacentes, uma região profunda do cérebro envolvida na memória e na navegação espacial, podem melhorar a capacidade do cérebro de lembrar locais e navegar de forma mais eficaz.
“Ao encontrar maneiras de melhorar a memória espacial sem cirurgia ou medicação, estamos abordando uma preocupação séria para uma população grande e crescente: os idosos, bem como os pacientes com trauma cerebral e aqueles afetados pela demência”, diz Friedhelm Hummel, chefe do Hummel. Laboratório.
O estudo é resultado de uma colaboração entre o Laboratório Hummel e o Laboratório de Neurociência Cognitiva (LCNO) de Olaf Blanke, ambos no instituto Neuro X da EPFL. Ao combinar a experiência de Hummel em estimulação cerebral não invasiva com a pesquisa cognitiva de Blanke sobre navegação espacial em ambientes de realidade virtual, os pesquisadores desenvolveram uma configuração neurotecnológica única.
Uma combinação única de neurotecnologias
O experimento começa com os pesquisadores colocando quatro eletrodos inofensivos nas cabeças de indivíduos saudáveis para estimular o hipocampo e estruturas adjacentes. Essa técnica não invasiva, chamada estimulação elétrica de interferência temporal transcraniana (tTIS), envia pulsos direcionados sem causar nenhum desconforto ao participante.
Isto nos leva a acreditar que, ao estimular o hipocampo, aumentamos temporariamente a plasticidade cerebral.
Elena Beanato
Em seguida, os voluntários ficam imersos em um mundo virtual usando óculos de realidade virtual. Com base em pesquisas anteriores do co-autor Hyuk-June Moon, os cientistas encarregam os participantes de navegar por uma série de locais e lembrar os principais pontos de referência. Este ambiente virtual imersivo permite aos pesquisadores medir com precisão até que ponto os participantes conseguem recuperar e navegar pelas informações espaciais enquanto recebem o tTIS.
“Quando a estimulação foi aplicada, observámos uma clara melhoria no tempo de recordação dos participantes – o tempo que levou para começarem a mover-se em direção ao local onde se lembravam do objeto”, diz Elena Beanato, a outra primeira autora do estudo. “Isso nos leva a acreditar que, ao estimular o hipocampo, aumentamos temporariamente a plasticidade cerebral, o que, quando combinado com o treinamento em ambiente virtual, leva a uma melhor navegação espacial”.
Todo o experimento foi conduzido em um scanner fMRI. Isto forneceu aos investigadores imagens em tempo real da atividade cerebral, permitindo-lhes monitorizar como o hipocampo e as regiões circundantes responderam ao tTIS durante as tarefas de navegação espacial. Os dados de fMRI revelaram mudanças na atividade neural associadas às mudanças comportamentais observadas, especificamente nas regiões responsáveis pela memória e navegação, dando aos pesquisadores uma visão mais profunda sobre como a estimulação não invasiva modula a função cerebral.
Esta integração de tecnologias avançadas no Instituto Neuro X da EPFL faz do Campus Biotech um dos poucos lugares onde todas as três técnicas experimentais podem ser combinadas em um único estudo.
“A longo prazo, pretendemos utilizar esta abordagem para desenvolver terapias direcionadas para pacientes que sofrem de deficiências cognitivas.
Olaf Blanke
“A aliança entre tTIS, realidade virtual e fMRI oferece uma abordagem altamente controlada e inovadora para estudar a resposta do cérebro à estimulação e seu impacto nas funções cognitivas”, acrescenta Olaf Blanke. “A longo prazo, pretendemos utilizar esta abordagem para desenvolver terapias direcionadas para pacientes que sofrem de deficiências cognitivas, oferecendo uma forma não invasiva de melhorar a memória e as capacidades espaciais”.
Referências
Beanato, E., Moon, H.-J., Windel, F., Vassiliadis, P., Wessel, MJ, Popa, T., Menoud, P., Neufeld, E., De Falco, E., Gauthier, B., Steiner, M., Blanke, O. e Hummel, FC (2024). Modulação não invasiva do complexo hipocampo-entorrinal durante a navegação espacial em humanos. Avanços da Ciência. DOI: 10.1126/sciadv.ado4103
