Александр Т. Сак

Александр Т. Сак
Рожденный	( 1972-10-09 ) 9 октября 1972 г. Франкфурт- на-Майне, Германия
Национальность	немецкий
Род занятий	Нейробиолог , когнитивный психолог, академик и исследователь
Награды	Сотрудник Немецкого фонда академических стипендий Сотрудник Инициативы по исследованию болезни Альцгеймера Стипендиат Фулбрайта ВЕНИ-ВИДИ-ВИЧИ Выпускники
Академическое образование
Образование	Бакалавр наук в области психологии Магистр наук в области психологии Кандидат естественных наук
Альма-матер	Франкфуртский университет , Германия
Академическая работа
Учреждения	Маастрихтский университет

Александр Т. Зак (родился 9 октября 1972 г.) — немецкий нейробиолог и когнитивный психолог . В настоящее время он назначен профессором и заведующим кафедрой прикладной когнитивной нейробиологии на факультете психологии и нейронаук Маастрихтского университета . Он также является соучредителем и членом правления Голландско-Фламандского фонда стимуляции мозга, директором Международного сертификационного курса клинической ТМС, содиректором Центра интегративной нейронауки (CIN) и научным директором поликлиники транскраниальной стимуляции мозга в Медицинский центр Маастрихтского университета.

Научные интересы Сака в основном связаны со стимуляцией мозга и прикладной когнитивной нейробиологией . Он специализируется на неинвазивной стимуляции мозга, фундаментальной и прикладной когнитивной нейробиологии, а также клинических исследованиях мозга .

Зак был членом Немецкого фонда академических стипендий и членом Инициативы по исследованию болезни Альцгеймера. Он был членом Молодежной академии Королевской Нидерландской академии искусств и наук (KNAW). и Молодая академия Европы (YAE).

Образование

Он изучал психологию и нейронауку и получил степень бакалавра психологии в 1995 году в Университете Иоганна Вольфганга Гете во Франкфурте-на-Майне, где он также получил степень магистра в 2000 году. Он получил степень доктора нейробиологии в 2003 году.

Карьера

Зак был принят в докторантуру Франкфуртского университета в 2000 году при поддержке Studienstiftung des Deutschen Volkes (Немецкого академического стипендиального фонда). В 2003 году он защитил докторскую диссертацию по нейронаукам. С 2005 года он был главным исследователем и руководителем исследовательского отдела «Стимуляция мозга и познание» в Маастрихтском центре визуализации мозга (M-BIC). В 2009 году он был назначен председателем и директором программы международных и межфакультетских исследований в области когнитивной и клинической нейронауки в Маастрихтском университете. В 2015 году он стал соучредителем и возглавил Голландско-Фламандский фонд стимуляции мозга. С 2015 по 2016 год он занимал должность заведующего кафедрой когнитивной нейронауки в Маастрихтском университете, после чего с 2016 по 2020 год был назначен заместителем декана по исследованиям на факультете психологии и нейронаук Маастрихтского университета. С 2017 года он также был соавтором -директор Центра интегративной нейронауки (ЦИН).

Научные должности Сака в Маастрихтском университете включают должность доцента кафедры когнитивной нейронауки с 2005 по 2008 год. после чего он был назначен доцентом кафедры познания и пластичности мозга до 2011 года. С тех пор он является профессором стимуляции мозга и прикладной когнитивной нейронауки на факультете психологии и нейронаук Маастрихтского университета. Помимо Маастрихтского университета, с 2015 года он был приглашенным профессором на кафедре экспериментальной биомедицины и клинической нейронауки Университета Палермо , Италия .

Исследовать

Сак — пионер и влиятельный лидер в области стимуляции мозга и исследований в области когнитивной нейробиологии. Он внес свой вклад в раскрытие динамики мозга, лежащей в основе человеческого познания, путем объединения и разработки методов неинвазивной визуализации мозга и стимуляции мозга. Будучи главным исследователем направления «Стимуляция и познание мозга» в Маастрихтском центре визуализации мозга, его исследования в основном сосредоточены на нейробиологических и психологических принципах, лежащих в основе внимания, обучения, памяти и когнитивного контроля. Его научный подход характеризуется сочетанием различных методов исследования мозга. , включая психофизику , отслеживание глаз , функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), электроэнцефалографию (ЭЭГ), транскраниальную стимуляцию мозга, особенно транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) и транскраниальную электрическую стимуляцию (TES, включая TDCS и TACS). он возглавил разработку одновременно реализуемых ТМС-фМРТ-ЭЭГ во время когнитивного поведения, позволяющих применять стимуляцию мозга при записи индивидуальных реакций сети мозга (фМРТ) и колебательных состояний мозга (ЭЭГ) участников, вовлеченных в когнитивную деятельность.

Мультимодальная стимуляция мозга и визуализация мозга

Сак показал, что прямой и точный мониторинг случайных зависимостей между колебательными состояниями и распространением сигналов по корково-подкорковым сетям возможен с помощью одновременной ТМС-ЭЭГ-фМРТ, которая обеспечивает многообещающее неинвазивное направление тематических сетевых исследований динамических когнитивных цепей и их дисфункции. Его инновационный подход позволяет прямо и неинвазивно исследовать распространение сигналов, зависящих от состояния мозга, в конкретных функциональных сетях всего мозга и изучать, как взаимосвязаны временная (колебания) и пространственная (сети всего мозга) динамика кодирования. В более раннем комбинированном исследовании ТМС-фМРТ он применил транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) к теменной коре во время одновременной функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) и в то время как участники выполняли различные зрительно-пространственные задачи. Результаты подтверждают идею о том, что зрительно-пространственные нарушения после теменного повреждения вызваны нарушением активности определенной лобно-теменной сети с доминированием правого полушария. Исследование также показывает, что одновременная фМРТ и магнитная стимуляция мозга во время выполнения задачи позволяют идентифицировать и визуализировать сети областей мозга, функционально связанных с конкретными когнитивными процессами.

В соответствующем теоретическом докладе Сак описывает различные подходы к сочетанию ТМС с методами функциональной нейровизуализации, а также недостатки ТМС. После критического анализа возникших концептуальных и методологических ограничений, с которыми все еще приходится сталкиваться при исследовании взаимосвязей функционального поведения мозга, он заявил, что некоторые, но не все методологические ограничения ТМС можно преодолеть путем сочетания с функциональной нейровизуализацией.

Гибкое познание и нейронные колебания

Сак предположил, что колебания лежат в основе коммуникации между когнитивными областями мозга, обеспечивая гибкую конфигурацию значимых сетей мозга в зависимости от когнитивных потребностей. Он также пересмотрел функциональную роль дорсальной сети внимания (DAN), предположив, что эта конкретная сеть поддерживает очень простой когнитивный механизм, являясь нейронным источником сигналов смещения внимания, которые усиливают, поддерживают и реактивируют представления в (особенно перцептивных) модулях мозга, чтобы включить эти различные когнитивные процессы. Таким образом, DAN действует как важнейший узел в гибких когнитивных системах мозга, что указывает на его всеобъемлющую роль в познании.

Когнитивное улучшение

Сак обнаружил, что избирательное внимание можно повысить у здоровых добровольцев, применяя персонализированную осцилляторную транскраниальную стимуляцию мозга. Сак и его команда объединили ЭЭГ с транскраниальной стимуляцией переменным током (ЭЭГ-ТАКС), чтобы захватить индивидуальную мощность (амплиту) альфа-колебательной активности в одном полушарии мозга. Важно отметить, что это вмешательство tACS на основе ЭЭГ не только значительно увеличило латеральные альфа-колебания, что подтверждено ЭЭГ, но также значительно улучшило способность здоровых участников фокусировать, обнаруживать и различать стимулы в одном конкретном полуполе, повышая избирательное пространственное внимание. Когнитивные показатели были значительно лучше по сравнению с теми, у кого не было стимуляции мозга, что показывает, что транскраниальная электрическая стимуляция мозга может привести к улучшению когнитивных функций.

В области памяти Сак обнаружил, что сохранение нескольких элементов в рабочей памяти достигается за счет группировки этих разных элементов по разным фазам колебаний. Сак смог показать, что этот тип колебательной схемы сортировки в рабочей памяти действительно функционально важен для поведенческих показателей. Сак далее показал, что тета- и альфа-фазы смещают реакции категоризации предметов вблизи границы в ту или иную категорию и что участники с более сильной осциллирующей кластеризацией в тета-диапазоне показали более четкую способность различать категории предметов. Эти открытия функционального фазового упорядочения, значимого для поведения, стали важной вехой в раскрытии поведенческой значимости до сих пор преимущественно теоретических объяснений фазово-кодированного колебательного упорядочения. Повторяющийся характер колебаний гарантирует, что каждый элемент может обновляться на своей фазе и тем самым поддерживаться.

Сак также декодировал распределенные затылочно-теменные сигналы ЭЭГ с помощью линейного классификатора во время интервала сохранения рабочей памяти, одновременно используя сенсорный импульсный стимул для ускорения считывания распределенной нейронной активности, связанной с содержимым, хранящимся в рабочей памяти. Это позволило Саку и его команде обнаружить, что содержание запоминаемой информации во время ее удержания модулируется фазой продолжающихся колебаний в тета/альфа-диапазоне и, что важно, что эффективность памяти модулируется фазой, в которой был предъявлен импульсный стимул. . Он обнаружил, что использование импульсного стимула во время фаз высокого содержания памяти улучшает производительность рабочей памяти у здоровых добровольцев. Эти исследования его лаборатории показывают, что информация, хранящаяся в памяти, циклически представлена ​​в задних областях коры головного мозга и что модуляция этого содержимого памяти влияет на производительность памяти. В совокупности эти результаты представляют собой эмпирическое свидетельство того, что информация рабочей памяти максимизируется в ограниченных фазовых диапазонах у людей и что фазо-селективная стимуляция может улучшить рабочую память даже у здоровых молодых добровольцев.

Пластичность мозга

В плодотворной публикации Science Сак представил новую процедуру ТМС, которая сочетает в себе соответствующие преимущества создания временного виртуального поражения с помощью рТМС с точным хронометрическим исследованием, предлагаемым трехимпульсной ТМС, связанной с событием. Это исследование показало, что виртуальные поражения, вызванные ТМС, могут вызывать функциональные реорганизации, во время которых одна часть мозга немедленно компенсирует нарушения активности в другой области мозга, принимая на себя ее специфическую когнитивную функцию во время выполнения задачи, раскрывая высокодинамичные свойства человеческого мозга. . Это показало огромную способность, адаптивность и гибкость человеческого мозга, позволяющую компенсировать любые сбои и реорганизовывать нейронные сети для поддержания или восстановления функциональности.

Награды и почести

• Сотрудник Немецкого фонда академических стипендий
• Сотрудник Инициативы по исследованию болезни Альцгеймера
• 2012 – Член DJA Королевской Нидерландской академии искусств и наук (KNAW).
• 2013 – Член Молодёжной Академии Европы (YAE).
• Стипендиат Фулбрайта

Библиография

• Райтлер Дж., Питерс Дж.К. и Сак А.Т. (2011). Мультимодальная транскраниальная магнитная стимуляция: использование одновременной нейровизуализации для выявления динамики нейронной сети при неинвазивной стимуляции мозга. Прогресс нейробиологии, 94 (2), 149–165.
• Дукер Ф., Формизано Э. и Сак А.Т. (2013). Различия между полушариями в произвольном контроле пространственного внимания: прямое свидетельство доминирования правого полушария в лобной коре. Журнал когнитивной нейронауки, 25 (8), 1332–1342.
• Люкманн, ХК, Джейкобс, Х.И., и Сак, А.Т. (2014). Межфункциональная роль лобно-теменных областей в познании: внутреннее внимание как всеобъемлющий механизм. Прогресс нейробиологии, 116, 66–86.
• Тен Овер, С., и Сак, AT (2015). Колебательная фаза формирует восприятие слога. Труды Национальной академии наук, 112 (52), 15833–15837.
• Шильберг Л., Энгелен Т., Тен Овер С., Шуман Т., Де Гельдер Б., де Грааф Т. А. и Сак А. Т. (2018). Фаза бета-частотного tACS над первичной моторной корой модулирует кортикоспинальную возбудимость. Кортекс, 103, 142–152.
• Тен Овер, С., Де Вирд, П., и Сак, AT (2020). Фазозависимое усиление содержимого и производительности рабочей памяти. Природные коммуникации, 11(1), 1–8.
• Петерс, Дж.К., Райтлер, Дж., Грааф, Т.А.Д., Шуман, Т., Гебель, Р., и Сак, А.Т. (2020). Параллельная ТМС-ЭЭГ-фМРТ человека позволяет контролировать колебательную активность корково-подкорковой сети, зависящую от состояния мозга. Коммуникационная биология, 3 (1), 1–11.
• Галлотто С., Дукер Ф., Тен Овер С., Шуман Т., Де Грааф Т. А. и Сак А. Т. (2020). Связь модуляций альфа-мощности с конкурирующими теориями зрительно-пространственного внимания. НейроИмидж, 207, 116429.
• Тен Овер, С., Сак, А.Т., Эрн, ЧР, и Аксмахер, Н. (2021). Инграмма намеренно забытой информации. Природные коммуникации, 12(1), 1–14.
• Веньеро Д., Гросс Дж., Моран С., Дукер Ф., Сак А.Т. и Тут Г. (2021). Контроль зрительной коры сверху вниз со стороны лобных полей глаза посредством колебательной перестройки. Природные коммуникации, 12(1), 1–13.
• Феттерль, Хелена Т.С.; Сак, Александр Т.; Ольбрих, Себастьян; Стуивер, Свен; Раухорст, Рене; Прентис, Амури; Пиццагалли, Диего А.; ван дер Винне, Никита; ван Ваарде, Йерун А.; Бруновский, Мартин; ван Остром, Ирис; Рейтсма, Бен; Феккес, Джон; ван Дейк, Ханнеке; Арнс, Мартейн (16 ноября 2023 г.). «Brainmarker-I на основе частоты альфа-пика как метод стратификации к фармакотерапии и лечению стимуляции мозга при депрессии» . Природа психического здоровья . 1 (12): 1023–1032. дои : 10.1038/s44220-023-00160-7 .