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La realtà virtuale può contribuire ad amplificare i ritmi del cervello collegati all'apprendimento ed alla memoria

Una nuova scoperta in ratti indica che il cervello risponde diversamente negli ambienti immersive di realtà virtuale contro il mondo reale. L'individuazione potrebbe aiutare gli scienziati a capire come il cervello riunisce le informazioni sensitive dalle sorgenti differenti per creare una maschera coesiva del mondo intorno noi. Potrebbe anche aprire la strada per “la terapia di realtà virtuale„ per l'apprendimento ed i disordini in relazione con la memoria che variano compreso ADHD, l'autismo, il morbo di Alzheimer, l'epilessia e la depressione.

Mayank Mehta, PhD, è il capo di W.M. Keck Center per Neurophysics e un professore nei dipartimenti di fisica, della neurologia e di elettrico e ingegneria informatica al UCLA. Le sue ricerche di laboratorio una regione del cervello hanno chiamato l'ippocampo, che è un driver primario dell'apprendimento e della memoria, compreso percorso spaziale. Per capire il suo ruolo nell'apprendimento e nella memoria, l'ippocampo è stato studiato estesamente in ratti mentre eseguono le mansioni spaziali di percorso.

Quando i ratti camminano intorno, i neuroni in questa parte del cervello sincronizzano la loro attività elettrica ad un tasso di 8 impulsi al secondo, o 8 hertz. Ciò è un tipo di onde cerebrali conosciuto come “il ritmo di teta,„ ed è stato scoperto più di sei decadi fa.

Le rotture al ritmo di teta egualmente alterano l'apprendimento e la memoria del ratto, compreso la capacità di imparare e ricordare un itinerario tramite un labirinto. Per contro, un più forte ritmo di teta sembra migliorare la capacità del cervello di imparare e conservare le informazioni sensitive.

Di conseguenza, i ricercatori hanno speculato che le onde di teta d'amplificazione potrebbero migliorare o riparare le funzioni di memoria e dell'apprendimento. Ma finora, nessuno ha potuto rinforzare queste onde cerebrali.

Se quel ritmo è così importante, possiamo usare un approccio novello per renderlo più forte? Possiamo risintonizzarlo?„

Dott. Mayank Mehta, PhD, capo di W.M. Keck Center per Neurophysics e professore nei dipartimenti di fisica, di neurologia e di elettrico e ingegneria informatica al UCLA

Il danneggiamento dei neuroni nell'ippocampo può interferire con la percezione della gente di spazio - “perché i pazienti del morbo di Alzheimer tendono a perdersi,„ dice il Dott. Mehta. Dice che ha sospettato che il ritmo di teta potrebbe svolgere un ruolo in questa percezione. Per verificare quell'ipotesi, il Dott. Mehta ed i suoi colleghi hanno inventato un ambiente immersive di realtà virtuale per i ratti che era molto più immersive di VR disponibile nel commercio per gli esseri umani.

Il VR permette che i ratti vedano i loro propri arti ed ombre e che elimina determinate sensazioni sconvolgenti quali le more fra movimento capo ed i cambiamenti di scena che possono rendere la gente vertiginosa.

“Il nostro VR è così coercitivo,„ il Dott. Mehta dice, “che i ratti amano saltare dentro e giocare felicemente.„

Per misurare i ritmi del cervello dei ratti, i ricercatori hanno collocato gli elettrodi minuscoli, diluente che i capelli umani, nel cervello fra i neuroni.

“Risulta che le cose stupefacenti accadono quando il ratto è nella realtà virtuale,„ dice il Dott. Mehta. “Va alla fontana virtuale e beve l'acqua, cattura un pelo là, guarda intorno ed esplora lo spazio come se sia reale.„

, Il Dott. Mehta dice, il ritmo di teta diventa notevolmente considerevolmente più forte quando i ratti funzionano nello spazio virtuale rispetto al loro ambiente naturale

“Eravamo soffiato via quando abbiamo veduto questo effetto enorme di esperienza di VR sul potenziamento del ritmo di teta,„ lui diciamo.

Questa scoperta suggerisce che il ritmo unico sia un indicatore di come il cervello discerne se un'esperienza è reale o simulata. Per esempio, poichè camminate verso una entrata, l'input dai vostri occhi mostrerà la entrata che ottiene più grande. “Come mi conosco ho intrapreso un'azione e non è la parete che viene me?„ Il Dott. Mehta dice.

Risposta: Il cervello usa altre informazioni, quale lo spostamento di bilanciamento da un piede all'altro, l'accelerazione della vostra testa attraverso spazio, il parente cambia nelle posizioni di altri oggetti stazionari intorno voi e perfino nella sensibilità dell'aria che si muove contro la vostra fronte di taglio per decidere che state muovendo, non la parete.

D'altra parte, una persona “che si muove„ attraverso un mondo di realtà virtuale avvertirebbe un insieme degli stimoli molto differente.

“Il nostro cervello sta facendo costantemente questo, sta controllando tutti i tipi di cose,„ il Dott. Mehta dice. I ritmi di teta differenti, dice, possono rappresentare i modi diversi che le regioni del cervello comunicano a vicenda nel corso del riunire tutte questi informazioni.

Quando hanno guardato più vicino, il gruppo del Dott. Mehta egualmente ha scoperto il qualcos'altro sorprendente. I neuroni consistono di un corpo cellulare compatto e dei viticci lunghi, chiamati dendrites, che serpeggiano fuori e formano le connessioni con altri neuroni. Quando i ricercatori hanno misurato l'attività nel corpo cellulare di un cervello del ratto che avverte la realtà virtuale, hanno trovato un ritmo elettrico differente rispetto al ritmo nei dendrites. “Che era realmente mente che soffia,„ il Dott. Mehta ha detto. “Due parti differenti del neurone stanno andando nel loro proprio ritmo.„

I ricercatori hanno definito questo ritmo mai-prima-veduto “ETA.„ Ha risultato questo ritmo non è stato limitato all'ambiente di realtà virtuale: con il collocamento estremamente preciso dell'elettrodo, i ricercatori potevano poi individuare il nuovo ritmo in ratti che camminano intorno ad un ambiente reale. Essendo in VR, tuttavia, ha rinforzato il ritmo di ETA - qualcosa nessuno altro studio durante i sessanta anni scorsi ha potuto agire in tal modo forte, o per mezzo degli strumenti farmacologici o altrimenti, secondo il Dott. Mehta.

Gli studi precedenti hanno indicato che la frequenza precisa del ritmo fa una grande differenza al neuroplasticity, dice, appena poichè il passo preciso di uno strumento musicale è critici per la creazione della melodia giusta. Ciò dà una possibilità senza precedenti progettare la terapia di VR che può risintonizzare ed amplificare i ritmi del cervello e come modo trattare l'apprendimento ed i disturbi della memoria.

“Questa è una nuova tecnologia che ha potenziale tremendo,„ lui dice. “Abbiamo entrato in un nuovo territorio.„

Source:
Journal reference:

Safaryan, K & Mehta, M.R., (2021) Enhanced hippocampal theta rhythmicity and emergence of eta oscillation in virtual reality. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-021-00871-z.