фото показано с : pulse-uk.org.uk

Воздействие на различные участки головного мозга электричеством - одно из перспективнейших направлений биомедицинских и нейропсихологических исследований.

Всё новые и новые открытия в этой сфере делаются практически каждый месяц. Одним из последних стало исследование известного американского нейробиолога Роба Рейнхарта из Бостонского университета. Технология, разработанная Рейнхартом, позволила компенсировать возрастное ослабление «рабочей памяти» простой электростимуляцией мозга. По словам ученого, в ходе экспериментов им удалось омолодить память пациента на 50 лет!

Все виды воздействия электрического тока на мозг исследователи делят на две основные категории:
1) глубокое воздействие, при котором электроды внедряют в ткани и направляют разряды к обособленным участкам мозга;
2) слабая электростимуляция, когда импульсные разряды тока пропускают через кожу, воздействуя сразу на обширные зоны мозга.

Рейнхарт выбрал второй метод, поскольку он очевидно куда проще в реализации и в принципе более безопасен для пожилых пациентов.

Была отобрана бесстрашная группа добровольцев в возрасте от 20 до 60 лет, которым было поручено наблюдать за картинками из серии «найди 10 отличий» и давать ответы на вопросы. Как и следовало ожидать, более молодые умы испытуемых справились с поставленной задачей намного лучше. Однако после легкой и непродолжительной электростимуляции возрастные испытуемые стали показывать в ходе эксперимента аналогичные результаты! Искусственно вызванный эффект наблюдался еще около часа после завершения процедуры. Более того, в ходе опытов было обнаружено, что добровольцы из числа молодежи, которые показывали крайне слабые результаты в тестах на внимательность, после стимуляции значительно улучшили свои показатели.

Чем вызваны столь воодушевляющие результаты?

Одной из причин такой реакции, по мнению Роба Рейнхарта, может быть восстановление синхронизации медленных «тета-ритмов» в головном мозге, которая с возрастом начинает деградировать и давать сбой. Другая гипотеза – стимуляция электричеством нарушает неизвестные пока барьеры, вследствии чего разные участки мозга вновь обретают возможность функционировать как единая, синхронизированная система.

На следующем этапе исследований ученые намерены проверить, насколько эффективно метод электростимуляции скажется на людях, подверженных болезням Паркинсона и Альцгеймера.

В общей сложности во всем мире в исследованиях по электростимуляции мозга приняли участие уже несколько десятков тысяч здоровых добровольцев.
За последние годы научные исследования электростимуляции мозга убедительно продемонстрировали, что технология способна существенно улучшать многие когнитивные функции здоровых людей: усиливать концентрацию их внимания, стимулировать математические способности и в целом повышать скорость реакции.

Например, в прошлом году ученые из Джорджтаунского университета (Вашингтон) опубликовали исследование, показывающее, что электростимуляция улучшает креативность мышления. Участники эксперимента - молодые люди со сходным образованием и уровнем интеллекта - должны были обнаружить ассоциативные связи между разными наборами слов. И те из них, кто подвергался электростимуляции, находили гораздо более нетривиальные аналогии.

Первые публикации, посвященные способности электрической стимуляции увеличивать креативность, появились около 8 лет назад. В 2012 году группа австралийских ученых из Университета Сиднея обнаружила, что она эффективно помогает решать сложные, ранее неразрешимые для испытуемых задачи. Использовался тест, с которым большая часть людей была не в состоянии справиться: соединить 4 линиями 9 точек, не отрывая руки. Ни один из участников не сумел решить задание до стимуляции, однако после нее 40% (!) испытуемых из контрольной группы сумели найти правильный ответ за минимальное время.

Исследователи из Института когнитивных нейронаук (Лондон) провели эксперимент, в котором здоровые добровольцы производили математические операции с выдуманными символами, обозначавшими цифры от 1 до 9. Выяснилось, что стимуляция способствовала более быстрому запоминанию новых символов и приводила к лучшим результатам в решении задач, причем эффект от стимуляции сохранялся на протяжении 6-7 месяцев.

Сам мехенизм, лежащий в основе действия технологии, достаточно прост. К голове прикладываются электроды (анод и катод), через которые проходит слабый ток постоянной силы (1-2 миллиампера), воздействующий на определенные участки мозга. Сила используемого тока оказывается слишком мала, чтобы возбудить и активизировать нейроны. Однако она все же способна существенно изменить их физиологическое состояние, делая их более или менее пластичными к активации в зависимости от типа воздействия.

Способность нейронов к активированию напрямую зависит от разности потенциалов на их мембране. Именно ее и изменяет слабый ток. В случае положительного заряда на электроде (анод) разность потенциалов снижается, что увеличивает вероятность возбуждения нейрона в случае поступления внешнего сигнала. В случае отрицательного заряда электрода (катод) возбудимость нейронов, наоборот, падает.

Чтобы получить желаемый эффект (например, увеличить способности к математике, внимательность или память), исследователям необходимо правильно выбрать зоны мозга, после чего разместить рядом с ними электроды с соответствующим зарядом. Варианты применения метода весьма разнообразны и фактически ограничиваются лишь знанием специальных функций различных областей мозга.

Как мы уже писали, в процессе электростимуляции на мозг воздействуют током очень слабой силы - всего лишь 1-2 миллиампера. Это примерно столько же, сколько потребляет небольшой светодиод. Серьезных побочных эффектов при процедуре не наблюдается (опубликовано уже больше 13 000 научных статей). К редким побочным эффектам можно отнести зуд на коже в зоне прикрепления электродов, легкое покалывание и ощущение дискомфорта, а в некоторых случаях - головную боль.

Интересные данные были получены учеными Пенсильванского университета (США) и их коллегами из Наньянского технологического университета (Сингапур). Они продемонстрировали, что электростимуляция определенного участка головного мозга человека уменьшает его желание совершить криминальный поступок как минимум на 50%.

Медленно, но верно наука вторгается в когда-то еще недоступные, отдаленные от ее контроля сферы - в человеческую мораль и этику.

Нейробиологи решили узнать, можно ли изменить желание человека осуществить задуманное, если воздействовать на участок префронтальной коры (которая отвечает за формирование и реализацию идей) при помощи транскраниальной электрической стимуляция. И им это удалось. Так же, как и в экспериментах Рейнхарта, было несколько групп, участники которых проходили изощренно составленные психоэтические тесты. Учитывался и эффект плацебо. Статья с подробным описанием этого исследования была опубликована в авторитетном научном издании Journal of Neuroscience.

Рой Гамильтон, руководитель научной группы, говорит буквально следующее:
«Способность манипулировать такими сложными и фундаментальными аспектами познания и поведения извне тела имеет огромные социальные, этические и, возможно, юридические последствия. Мы пытаемся найти неопасные биологические вмешательства, которые приняло бы общество, а транскраниальная стимуляция током имеет минимальный риск».

Его коллега Эдриан Рейн добавляет: «Исторически мы не применяли такой подход к вмешательствам в отношении насилия. Но это перспектива. Мы провели только одну 20-минутную сессию и увидели эффект. Что, если бы у нас было больше сеансов? Что, если мы будем делать это три раза в неделю в течение месяца?»

Они уточняют, что объектом воздействия стал отдел префронтальной коры, известный как дорсолатеральная префронтальная зона: она более всего взаимосвязана с регионами мозга, которые ответственны за внимание, общую когнитивную деятельность и моторику. Известно, что у людей с антисоциальным поведением и проявленной склонностью к насилию наблюдаются наибольшие активности именно в этом участке.

Исследователи хотят поскорее узнать, что происходит с мозгом при более длительных сеансах воздействия (30-60 минут) и какие долгосрочные эффекты несет этот вид стимуляции.

По их мнению, теоретическое осмысление полученных результатов означает, что простые биологические вмешательства – как отдельно, так и в своем сочетании с иными психологическими методами, такими как поведенческая терапия, – могут способствовать уменьшению случаев насилия в обществе.

Совсем недавно мировые СМИ писали о неоднозначных когнитивных инновациях, которые сегодня начинают внедрятся в Китае. Еще в прошлом году в китайских школах начали испытания специальных систем распознавания лиц, для того чтобы контролировать внимательность детей на уроках. Технология же которая внедряется сейчас, - это устройство, представляющее собой обруч, в котором размещены датчики, непосредственно считывающие активность мозга, контролируя при этом внимательность школьников и сигнализируя в случае ее уменьшения.

Преподаватель может отслеживать ее уровень через панель управления и по индикаторам, выводящимся на экран компьютера, мгновенно узнавая, когда кто-то начинает отвлекаться. Также система автоматически создает рейтинг самых сконцентрированных и рассеянных учеников.

Устройства массово тестируются в городах страны. Сообщается, что контролирующие мозг обручи уже испытаны более чем на 10 тысячах китайских студентов в возрасте от 17 до 21 года в течение всего лишь трех недель.

При этом надо понимать, что от фактического контроля над сознанием до активного воздействия на него по технологии электростимуляции - один шаг. И характер этого воздействия, равно как и гипотетический массовый контроль над сознанием, будет регламентирован китайским правительством, а не на добровольной основе.

Не становимся ли мы свидетелями того, как сбываются самые мрачные антиутопические предсказания Оруэлла и Хаксли?

Трудно недооценивать, а тем более отвергать и запрещать новейшие способы усилить наши способности, в том числе интеллектуальные. Но вместе с тем вторжение в непознанную сферу человеческого сознания и распространение подобных технологий вызывает в нас не одно лишь любопытство, но в том числе и справедливые опасения. Осмысление последних 100 лет человеческой истории ясно демонстрирует нам, сколь тонка грань между полезной и разрушительной технологией. От использования мирного атома до ядерных бомбежек Японии, от создания первых синтетических удобрений до химических атак по нашим городам - один шаг. Риск, ошибки, постоянные попытки и неизменно связанный с этим революционный технологический прогресс - такова удивительная диалектика нашего существования, то, что в общем-то и делает нас людьми, познающими и совершенствующими самих себя.

Сегодня у нас появляется все больше удивительных шансов получить возможность обучаться ускоренными темпами с помощью уже существующих новейших и вполне вероятных будущих достижений науки и техники.

Один за другим появляются стартапы, создающие электростимуляторы для обычных людей. Вслед за учеными технологией начали интересоваться и биохакеры – люди, которые применяют результаты научных исследований на себе. Складывается целое комьюнити, использующее электричество для того, чтобы изменять свое сознание и улучшать способности. И мы еще обязательно напишем об этом!

Дмитрий Бурлуцкий

107 +