پژوهش

ریتم‌های خواب و تثبیت حافظه

یکی از عملکردهای مهم خواب، نقش آن در تثبیت حافظه است. یک ویژگی برجسته الکتروانسفالوگرافی قشری (EEG) و پتانسیل‌های محلی میدان در طول خواب موج آهسته (SWS) و بیهوشی، نوسان بزرگ‌دامنه‌ای با فرکانس حدود ۱ هرتز است که به آن «نوسان آهسته» (SO) گفته می‌شود. دوک‌های خواب تالاموکورتیکال که نوسان‌های سریع‌تر و متغیری دارند، از دیگر ریتم‌های درون‌زای خواب موج آهسته هستند که ارتباط نزدیکی با پردازش حافظه در خواب دارند. گذار از حالت پایین (Down-State) به حالت بالا (Up-State) نوسان‌های آهسته با وقوع دوک‌های سریع (۱۲ تا ۱۶ هرتز) همراه است. رپیل‌های هیپوکامپی (~۲۰۰ هرتز) به طور زمانی هماهنگ با رویدادهای دوک و/یا نوسانات دوک فردی رخ می‌دهند. ترکیب و هم‌زمانی این ریتم‌های مختلف خواب NREM پایه‌ای برای تثبیت حافظه در نظر گرفته می‌شود.

ما از رویکردهای تحقیقاتی چندرشته‌ای برای درک مکانیسم زیربنایی تعاملات زمانی هیپوکامپ-تالاموکورتیکال که برای تحکیم موفق حافظه ضروری است، استفاده می‌کنیم. ما به طور خاص EEG را در انسان‌ها با تحریک شنوایی حلقه بسته ثبت می‌کنیم تا نقش علّی جفت‌شدگی SO-اسپیندل در تحکیم حافظه را بررسی کنیم. ما همچنین ثبت‌های خارج سلولی آرایه چندالکترودی را در جوندگان انجام می‌دهیم تا تعاملات عصبی چندناحیه‌ای را در طول خواب و بیهوشی از طریق اعمال تحریک الکتریکی مطالعه کنیم. علاوه بر این، ما به توسعه تئوری‌های سبک فیزیکی برای تبیین مشاهدات تجربی و ارائه پیش‌بینی‌ها علاقه‌مندیم.

تحریک الکتریکی و شنوایی مغز

تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای و تحریک عمقی مغز، تکنیک‌های محبوب تعدیل عصبی هستند که برای درمان چندین اختلال عصبی-روانپزشکی استفاده می‌شوند. ما به طور خاص به توسعه دستگاه‌ها و تکنیک‌های تحریک الکتریکی غیرتهاجمی عمقی مغز و تحریک عصبی کارآمد با استفاده از رویکردهای تحقیقاتی چندرشته‌ای از علوم اعصاب، مهندسی برق و فیزیک علاقه‌مندیم. ما روی تکنیک‌های تحریک کارآمد مغز کار می‌کنیم؛ هم به صورت تجربی از طریق ثبت‌های خارج سلولی با تحریک الکتریکی در جوندگان و هم به صورت محاسباتی از طریق مدل‌سازی اثر تحریک الکتریکی از یک نورون منفرد تا شبکه‌های عصبی. تحقیقات ما همچنین با هدف درک تعامل بین میدان‌های الکتریکی درون‌زا و برون‌زا در مغز انجام می‌شود. هر دوی تحریک الکتریکی و شنوایی می‌توانند ریتم‌های خواب را دستکاری کنند و پردازش حافظه را تقویت کنند. با این حال، همه مطالعاتی که از تحریک برون‌زا برای تقویت ریتم‌های خواب استفاده می‌کنند، موفق نبوده‌اند. یکی از اهداف اصلی ما طراحی پروتکل‌های کارآمد تحریک شنوایی حلقه بسته برای بهبود تحکیم حافظه در طول خواب است. به طور کلی، هدف ما توسعه روش‌های تحریک فردی‌سازی شده کارآمد برای تقویت عمومی اثربخشی عملکرد شناختی خواب و بالقوه توسعه روش‌های درمانی عصبی غیرتهاجمی برای درمان بیماران با مشکلات حافظه است.