Sfruttare il Flicker Sensoriale per la Salute del Cervello
La ricerca mostra che il flicker sensoriale può migliorare la funzione cerebrale e trattare disturbi.
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Indice
- Il Ruolo della Stimolazione Sensoriale
- Comprendere i Ritmi
- Esaminare il Lampeggiamento Sensoriale
- Gli Effetti del Lampeggiamento sull'Attività Cerebrale
- Esaminare le Risposte Cerebrali
- Indagare i Meccanismi Dietro gli Effetti del Lampeggiamento
- Lampeggiamento e Attività Cerebrale Patologica
- Conclusione
- Fonte originale
- Link di riferimento
Il cervello umano ha un modo naturale di rispondere ai cambiamenti di immagini e suoni. Questa reazione potrebbe aiutarci a trovare nuovi modi per trattare i problemi cerebrali. Alcune Onde cerebrali sono importanti per come elaboriamo quello che vediamo, prestiamo attenzione e ricordiamo le cose. Tuttavia, queste onde cerebrali spesso hanno dei problemi in condizioni come il morbo di Alzheimer, la schizofrenia e l'autismo. Usando tecniche per influenzare queste onde cerebrali attraverso esperienze sensoriali, potremmo avere nuovi modi per affrontare questi problemi.
Quando il cervello riceve determinati segnali visivi o sonori che si accendono e si spengono a ritmo, produce onde cerebrali. Ma non sappiamo ancora completamente come funzionano queste onde nelle diverse aree del cervello o come le esperienze sensoriali possano migliorare l'Attività Cerebrale che non funziona bene.
Il Ruolo della Stimolazione Sensoriale
Le esperienze sensoriali, come luci lampeggianti o suoni ritmici, possono guidare l'attività cerebrale in modi particolari. Per esempio, suoni regolari, come parlare, hanno dimostrato di influenzare la funzione cerebrale in persone con determinate condizioni. Tuttavia, la maggior parte degli studi ha esaminato l'attività cerebrale generale piuttosto che approfondire come queste risposte funzionino su piccola scala nel cervello.
Solo pochi studi hanno esaminato da vicino come queste esperienze sensoriali influenzino regioni cerebrali specifiche. La maggior parte della ricerca esistente ha coinvolto aree più ampie del cervello, quindi dobbiamo ancora imparare di più su come sorgano queste onde cerebrali specifiche e come una luce lampeggiante possa effettivamente aiutare.
Comprendere i Ritmi
Un'area di ricerca interessante è come le onde cerebrali interagiscono con diversi segnali sensoriali. Un'idea è che le onde cerebrali potrebbero riguardare di più il modo in cui il cervello risponde naturalmente piuttosto che solo una mescolanza di risposte più piccole. Studi precedenti hanno avuto punti di vista contrastanti su se ci sia una relazione diretta tra segnali sensoriali semplici e le risposte più complesse che vediamo con stimoli ritmici.
È anche necessario capire come il lampeggiamento sensoriale possa aiutare a ridurre l'attività cerebrale problematica, in particolare in condizioni come l'epilessia. Alcune ricerche hanno suggerito che determinati schemi di luce possono portare a meno scariche cerebrali, spesso collegate a problemi cognitivi. Tuttavia, l'uso di luce lampeggiante comporta anche dei rischi, poiché per alcune persone può innescare crisi.
Esaminare il Lampeggiamento Sensoriale
Per dare un'occhiata più da vicino a come i segnali sensoriali influenzano l'attività cerebrale, i ricercatori hanno esaminato come luci o suoni lampeggianti funzionassero su un gruppo di pazienti con epilessia. Questi pazienti avevano elettrodi impiantati nel cervello per motivi medici, il che ha reso possibile registrare la loro attività cerebrale in tempo reale.
In un esperimento iniziale, i partecipanti sono stati esposti a vari schemi di luce e suono, che includevano lampeggiamenti regolari a diverse velocità. Mentre sperimentavano queste condizioni sensoriali, i ricercatori hanno misurato i segnali cerebrali in un'ampia gamma di regioni. Tra i loro risultati, hanno stabilito che i modelli di lampeggiamento potevano coinvolgere in modo efficace parti del cervello tipicamente legate all'elaborazione di vista e suono, come previsto.
Gli Effetti del Lampeggiamento sull'Attività Cerebrale
I risultati hanno dimostrato che il lampeggiamento aveva un impatto sull'attività cerebrale, mostrando un aumento dei segnali cerebrali nelle regioni responsabili dell'elaborazione di base. Inoltre, hanno scoperto che il lampeggiamento influenzava anche aree più profonde del cervello, che svolgono un ruolo nelle funzioni cognitive superiori. In particolare, queste risposte coinvolgevano regioni cerebrali come il lobo temporale mediale (coinvolto nella memoria) e la corteccia prefrontale (collegata al processo decisionale).
Interessante notare che le risposte cerebrali indotte dal lampeggiamento sembravano avere un ritmo tutto loro, distinto dal semplice accumulo di risposte da singoli impulsi sensoriali. Questo suggeriva che il lampeggiamento potesse attivare circuiti cerebrali sottostanti piuttosto che semplicemente sovrapporre segnali da risposte più semplici precedenti.
Esaminare le Risposte Cerebrali
Esaminando più a fondo i singoli neuroni cerebrali, i ricercatori hanno scoperto che alcuni neuroni nel lobo temporale mediale e nel cingolato (un'altra regione cerebrale legata all'emozione e alla memoria) mostravano un aumento di attività allineato con il ritmo dello stimolo sensoriale. Questo ha indicato che il lampeggiamento potrebbe influenzare come i singoli neuroni reagiscono, non solo regioni cerebrali più ampie.
I ricercatori volevano vedere come vari schemi di lampeggiamento influenzassero diverse aree cerebrali e se alcune rispondessero meglio a ritmi sensoriali specifici. Complessivamente, hanno trovato che il lampeggiamento audio-visivo produceva i risultati più forti tra le diverse condizioni sensoriali testate, sostenendo l'idea che ci sia un impatto maggiore quando si combinano sia suono che vista.
Indagare i Meccanismi Dietro gli Effetti del Lampeggiamento
Per capire perché i modelli di lampeggiamento avessero un effetto così robusto, i ricercatori hanno testato se questi effetti fossero solo una mescolanza di risposte sensoriali precedenti. I risultati hanno mostrato che era tutto più complesso. C'era prova che i circuiti cerebrali dimostravano risonanza, il che significava che rispondevano meglio a specifiche frequenze di lampeggiamento piuttosto che a qualsiasi modello di suono o visione.
Inoltre, le interazioni tra gli stimoli sensoriali e i ritmi cerebrali esistenti sembravano avere un impatto significativo su come il cervello reagisse. Questo ha dimostrato che il lampeggiamento non scatenava solo risposte immediate; poteva anche influenzare come i circuiti cerebrali funzionassero nel loro complesso.
Lampeggiamento e Attività Cerebrale Patologica
I ricercatori erano particolarmente interessati a come il lampeggiamento influenzasse le scariche epilettiformi interictali (IED). Queste scariche sono comuni nelle persone con epilessia e possono anche essere correlate ad altre condizioni. Utilizzando un metodo che rilevava automaticamente queste scariche, hanno scoperto che il lampeggiamento riduceva la loro frequenza nella maggior parte dei pazienti testati. Questa era una notizia incoraggiante, poiché suggeriva che il lampeggiamento potesse aiutare a gestire determinati aspetti dell'attività cerebrale che portano a crisi.
Lo studio ha indicato che il lampeggiamento sensoriale rappresenta un approccio sicuro per alcuni pazienti, poiché non ha scatenato reazioni avverse come le crisi e, anzi, potrebbe aiutare a ridurre l'attività cerebrale anomala.
Conclusione
Questa ricerca mette in evidenza il ruolo promettente del lampeggiamento sensoriale nella modulazione dell'attività cerebrale e il suo potenziale per benefici terapeutici. Man mano che continuiamo a imparare di più su come le esperienze sensoriali influenzino il cervello, potremmo sbloccare nuovi modi per affrontare varie condizioni.
Sebbene il lampeggiamento sembri avere un impatto positivo sull'attività cerebrale e possa persino ridurre alcuni stati patologici, sono necessari ulteriori studi per perfezionare le tecniche di stimolazione, comprendere le differenze individuali e indagare gli effetti a lungo termine di tale stimolazione sensoriale. Mentre esploriamo queste possibilità, il lampeggiamento sensoriale potrebbe annunciare un nuovo approccio per trattare i disturbi cerebrali in futuro.
Titolo: Multisensory Flicker Modulates Widespread Brain Networks and Reduces Interictal Epileptiform Discharges in Humans
Estratto: Modulating brain oscillations has strong therapeutic potential. However, commonly used non-invasive interventions such as transcranial magnetic or direct current stimulation have limited effects on deeper cortical structures like the medial temporal lobe. Repetitive audio- visual stimulation, or sensory flicker, modulates such structures in mice but little is known about its effects in humans. Using high spatiotemporal resolution, we mapped and quantified the neurophysiological effects of sensory flicker in human subjects undergoing presurgical intracranial seizure monitoring. We found that flicker modulates both local field potential and single neurons in higher cognitive regions, including the medial temporal lobe and prefrontal cortex, and that local field potential modulation is likely mediated via resonance of involved circuits. We then assessed how flicker affects pathological neural activity, specifically interictal epileptiform discharges, a biomarker of epilepsy also implicated in Alzheimers and other diseases. In our patient population with focal seizure onsets, sensory flicker decreased the rate interictal epileptiform discharges. Our findings support the use of sensory flicker to modulate deeper cortical structures and mitigate pathological activity in humans.
Autori: Annabelle C Singer, L. T. Blanpain, E. Chen, J. Park, M. Y. Walelign, R. E. Gross, B. T. Cabaniss, J. T. Willie
Ultimo aggiornamento: 2023-03-17 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.03.14.23286691
Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.03.14.23286691.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia medrxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.
Link di riferimento
- https://github.com/singerlabgt/Behavioral_FlickerMasterTask
- https://github.com/pennmem/voxTool
- https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/;76
- https://www.gnu.org/software/parallel/
- https://www.fieldtriptoolbox.org/
- https://chronux.org/
- https://github.com/fooof-tools/fooof
- https://github.com/altmany/export_fig
- https://github.com/bastibe/Violinplot-Matlab
- https://github.com/jniediek/combinato