Deficyty pamięci są charakterystycznym objawem wielu zaburzeń poznawczych doświadczanych w pewnym momencie życia nawet przez jedną trzecią naszej starzejącej się populacji. Zaburzenia pamięci mogą towarzyszyć chorobom neurodegeneracyjnym, neuropsychiatrycznym lub neurorozwojowym, urazom mechanicznym mózgu, chorobom ogólnoustrojowym oraz być efektem ubocznym działania wielu leków. Obserwuje się je nawet w zdrowej starzejącej się populacji. Stąd  pilna potrzeba  opracowania nowych, niezawodnych strategii i metod leczenia deficytów pamięci.  Spośród wszystkich dostępnych metod, nowe neurotechnologie oparte na bezpośrednim łączeniu z mózgiem urządzeń elektronicznych do stymulacji elektrycznej neuronów wyłaniają się jako obiecujące narzędzia. Znamy już kilka przypadków gdzie bezpośrednia stymulacja elektryczna w określonych obszarach mózgu poprzez wszczepione elektrody wewnątrzczaszkowe poprawiała pamięć u niektórych pacjentów. Jednak odtworzenie takich pozytywnych efektów jest trudne ze względu na ograniczoną wiedzę na temat leżących u jej podstaw mechanizmów fizjologicznych. Wraz z nowymi technologiami proponuje się nowe obszary mózgu z większym potencjałem w modulacji pamięci deklaratywnej. Jednym z nich jest kompleks jąder przednich wzgórza, centralna część obwodu neuronalnego odpowiedzialnego za różne aspekty uczenia się i pamięci. Uszkodzenie jednego z dwóch obszarów mózgu, płata skroniowego lub międzymózgowia, najczęściej wywołuje amnezję. W obrębie tych obwodów neuronalnych, formacja hipokampa i jądra przednie wzgórza, ale również kora przedczołowa, są szczególnie interesującymi strukturami. W tym projekcie proponujemy zbadanie podstawowych mechanizmów elektrofizjologicznych stymulacji elektrycznej jąder przednich wzgórza na fizjologię obwodów   neuronalnych  w hipokampie i  korze przedczołowej oraz na zachowanie szczurów  zależne od pamięci. Zadanie 1: Najpierw proponujemy testowanie, jak różne prądy stymulujące (50-500 µA) i częstotliwości stymulacji (3 Hz, 7 Hz, 12 Hz, 50 Hz, 100 Hz lub 150 Hz) wpływają na fizjologię neuronów w hipokampie i korze przedczołowej oraz ich komunikację na poziomie pojedynczych komórek i sieci neuronalnych u szczurów w stanie spoczynku. Zadanie 2: Równolegle sprawdzimy, jak ciągła stymulacja jąder przednich wzgórza wpływa na aktywność komórek miejsca w hipokampie i neuronów kory przedczołowej podczas eksploracji. Przetestujemy sześć częstotliwości stymulacji przy stałych, indywidualnie dostosowanych natężeniach prądu. Dodatkowo ocenimy aktywność sieci neuronalnych oraz komunikację neuronalną pomiędzy hipokampem i korą przedczołową. Zadanie 3: W końcu zaproponujemy zadanie behawioralne zaprojektowane do weryfikacji, czy elektryczna stymulacja jąder przednich wzgórza przy wybranych częstotliwościach prądu może poprawić wydajność pamięci przestrzennej. Zadanie przeprowadzone zostanie w arenie wyposażonej w obszar dozujący nagrody i dziewięć równo rozmieszczonych przycisków (3 × 3), które szczur może łatwo nacisnąć ułamkiem swojego ciężaru ciała. Szczury będą musiały nauczyć się i zapamiętać lokalizację i sekwencję przycisków do naciśnięcia. Poziom trudności zadania zostanie dostosowany do indywidualnych zdolności poznawczych szczurów, tak aby każdy z nich wykonywał zadanie z 50-70% skutecznością. Pozwoli nam to śledzić zarówno pozytywne, jak i negatywne zmiany w pamięci przestrzennej w odpowiedzi na stymulację (efekty mogą być dwukierunkowe i zależeć od parametrów prądu stymulacyjnego). Między sesjami, aparatura behawioralna zostanie przekształcona w prostą otwartą arenę, aby ocenić, jak stymulacja jąder przednich wzgórza wpływa na tzw „remapping” komórek miejsca i wyładowania neuronów kory przedczołowej. Oczekujemy, że wyniki tego projektu przyczynią się do lepszego zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw efektów stymulacji elektrycznej jąder przednich wzgórza i znajdziemy konkretne parametry stymulacji mające największy potencjał do poprawy pamięci. Proponowany projekt może mieć wartość aplikacyjną a jego wyniki mogą zostać przeniesione do badań klinicznych z pacjentami prowadzonych przez dr. Michała Kucewicza na Politechnice Gdańskiej.