Il potenziale di potenziamento cognitivo della neuromodulazione

Dott.ssa Elisabetta Burchi, MD, MBA Psichiatra Clinico Responsabile della ricerca traslazionale presso Parasym.

A partire da Ippocrate, la scienza (e l’arte) della medicina si è sempre dedicata alla cura dei malati, sviluppando i propri metodi e il proprio bagaglio di conoscenze attorno al concetto di “ malattia ”. Accanto a questo approccio terapeutico, nelle società del passato le misure preventive erano invece promosse da norme igieniche religiose, che servivano praticamente allo scopo di prevenire malattie infettive e carenze nutrizionali; infine la medicina scientifica si è spostata verso il concetto di “ salute ”, interiorizzando la prevenzione come ambito in quella che oggi viene chiamata medicina preventiva.

Il cambiamento paradigmatico definitivo è andato ancora oltre e, se il ripristino della salute è l’obiettivo necessario di qualsiasi trattamento medico, è il miglioramento del benessere che ora è diventato l’obiettivo a cui aspira qualsiasi pratica medica. Ciò è particolarmente vero nel campo della psicologia positiva, dove sono state studiate e proposte numerose strategie per aumentare la funzione cerebrale. D’altro canto, in una società dell’informazione sempre più complessa, il funzionamento cognitivo è diventato il bene più prezioso.

Il potenziamento cognitivo (così come l’intelligenza) è un concetto sfaccettato e può essere definito come “l’amplificazione o l’estensione delle capacità fondamentali della mente attraverso il miglioramento o l’incremento dei sistemi di elaborazione delle informazioni interni o esterni”.

È interessante notare che si è scoperto che una grande varietà di interventi – come quelli biochimici (cioè nootropi, psicostimolanti), comportamentali (cioè esercizio fisico, meditazione) e fisici (cioè stimolazione elettrica e magnetica) – possono migliorare le funzioni cognitive in soggetti sani. Questi interventi cognitivi Gli stimolatori non differiscono solo nella loro modalità di azione e nel dominio cognitivo a cui mirano – memoria, creatività, funzioni esecutive o motivazione -, ma anche nella scala temporale su cui lavorano, nei loro effetti negativi e nel modo in cui influenzano in modo differenziale diversi gruppi di soggetti.

Tra le strategie più innovative, le tecniche di neuromodulazione servono all’obiettivo del miglioramento cognitivo attraverso l’azione diretta sulla plasticità neurale. Più in generale, è interessante segnalare che le tecniche di stimolazione cerebrale hanno concettualmente trovato una posizione di rilievo nella ricerca psichiatrica, dato il nuovo paradigma che vede i disturbi mentali come disturbi della neuroplasticità (Tom Insel, NIMH).

Oltre alle loro applicazioni terapeutiche, le tecniche non invasive, come la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS), la stimolazione transcranica a corrente continua (tDSC) o la stimolazione del nervo vago auricolare transcutaneo ( taVNS), sono diventate particolarmente intriganti nel campo del potenziamento cognitivo per la loro azione. profilo di sicurezza e fattibilità.

Un crescente numero di ricerche suggerisce che la stimolazione transcutanea non invasiva del ramo auricolare del nervo vago (taVNS), applicando una stimolazione elettrica di basso livello all’orecchio esterno sinistro, può guidare la plasticità neurale agendo in modo simile alla stimolazione del nervo vago cervicale (cVNS). ), la cui azione è stata implicata nella memoria e nell'apprendimento.

Prove recenti mostrano che la stimolazione del nervo vago auricolare non invasiva (taVNS) aumenta le prestazioni cognitive. Un recente studio condotto utilizzando i dispositivi Nurosym su un campione di giovani lettori adulti con sviluppo tipico, ha dimostrato che taVNS mirati associati alla lettura di passaggi possono migliorare le prestazioni di comprensione della lettura, un'abilità che richiede sia capacità di lettura che memoria.

In particolare, questo effetto è stato determinato da un significativo miglioramento dell'apprendimento e del ricordo che era presente nel gruppo taVNS attivo, ma non nel gruppo taVNS fittizio

Fig 1. Illustrazione della proiezione del nervo vago verso aree chiave del cervello coinvolte nella codifica dei ricordi.

Figura 2. Prestazioni nelle domande del test. (A) È stato riscontrato un beneficio significativo con Nurosym rispetto al placebo in tutte le domande del test. (B) Questo effetto è stato determinato da un beneficio significativo del taVNS attivo sulle domande sulla memoria. (C) Non vi è stato alcun beneficio da taVNS sulle domande di comprensione. Le barre di errore rappresentano l'errore standard della media. * p < 0,05

Figura 3. Prestazioni nel post-allenamento. (A) C'è stata una tendenza verso una maggiore percentuale corretta. (B) La ritenzione è stata significativamente maggiore con Nurosym rispetto al placebo. L'effetto è stato maggiore anche con la frequenza media mirata di Nurosym.

Figura 4. Nurosym ha riscontrato meno errori di lettura per passaggio rispetto al placebo.

Pertanto, ipotizziamo che l'abbinamento della stimolazione mirata con la lettura sfrutti i circuiti neurali esistenti per migliorare la memoria per il contenuto letto. Dato che la stimolazione del nervo vago si basa sul rilascio temporizzato di neurotrasmettitori come norepinefrina e acetilcolina, suggeriamo che queste sostanze chimiche agiscano rafforzando le sinapsi esistenti nel cervello in via di sviluppo normale piuttosto che incoraggiando la formazione di nuove connessioni.

Collettivamente, questi dati suggeriscono che, indipendentemente dall’età, la memoria gioca costantemente un ruolo significativo nella capacità di comprensione. Pertanto, se taVNS può aumentare l’apprendimento e migliorare la memoria per gli elementi appresi, come suggerito da questi dati, l’aggiunta di taVNS può essere considerata un “potenziatore cognitivo” per accelerare i benefici degli interventi comportamentali tradizionali che di solito richiedono settimane o mesi di formazione costante.

La nostra ricerca futura esaminerà il parametro dell’intensità di corrente taVNS, esplorando sistematicamente l’ottimizzazione dei futuri protocolli di stimolazione clinicamente rilevanti mirati a diversi compiti.

Infine, sebbene vi siano numerose prove che la stimolazione durante l’allenamento sia efficace nel guidare la plasticità neurale, ulteriori ricerche su taVNS dovrebbero confrontare la stimolazione durante l’allenamento con la stimolazione durante il consolidamento.

Altri studi hanno indagato ulteriormente se taVNS possa essere un metodo promettente per migliorare l'apprendimento e la memoria, in particolare l'acquisizione del linguaggio. In particolare, attraverso il miglioramento dell'attenzione selettiva e del richiamo della memoria, è stato scoperto che taVNS migliora aspetti della lettura, dell'acquisizione di nuove ortografie e dell'apprendimento delle categorie vocali negli adulti.

Questi risultati suggeriscono che il taVNS accoppiato induce un segnale neuromodulatore temporalmente preciso che migliora selettivamente la percezione e il consolidamento della memoria di categorie percettivamente salienti.

Questi risultati hanno interessanti implicazioni potenziali per una vasta gamma di compiti cognitivi.

Conclusione

Tenere presente che il potenziamento cognitivo non è un fenomeno monolitico aiuterà ad affrontare tutte le stimolanti e stimolanti questioni teoriche, etiche e scientifiche relative alle possibilità poste dalle nuove intuizioni e tecniche neuroscientifiche.

Riferimenti:

Il mondo dei potenziatori cognitivi degli psiconauti, Napoletano F, Schifano F, Corkery JM, Guirguis A, Arillotta D, Zangani C e Vento A (2020)

Hacking del cervello: dimensioni del potenziamento cognitivo; Martin Dresler, Anders Sandberg, Christoph Bublitz, Kathrin Ohla, Carlos Trenado, Aleksandra Mroczko-Wąsowicz, Simone Kühn e Dimitris Repantis

Miglioramento del ricordo della lettura basato sulla memoria mediante stimolazione del nervo vago auricolare transcutaneo; Vishal J. Thakkar, Zoe A. Richardson, Annie Dang e Tracy M. Centanni

Ana RS Martins, Felipe Fregni, Marcel Simis & Jorge Almeida
(2017) Neuromodulazione come strategia di miglioramento cognitivo negli anziani sani: promesse e insidie, invecchiamento, neuropsicologia e cognizione

Edith Kaan, Ivette De Aguiar, Christina Clarke, Damon G. Lamb, John B. Williamson, Eric C. Porges, Uno studio sulla stimolazione del nervo vago transcutaneo sulla memoria dell'ordine verbale, Journal of Neurolinguistics, Volume 59, 2021,

Vishal J. Thakkar, Abby S. Engelhart, Navid Khodaparast, Helen Abadzi, Tracy M. Centanni, La stimolazione del nervo vago auricolare transcutaneo migliora l'apprendimento di nuove relazioni lettera-suono negli adulti, Stimolazione cerebrale, Volume 13, Numero 6,2020,