МОЗГИ, РАБОТАЙТЕ БЫСТРЕЕ
Учёные используют магнитное поле для ускорения реакций
Ещё в XIX веке Козьма Прутков говорил: щёлкни кобылу в нос, она махнёт хвостом. Конечно, литератор двухвековой давности имел в виду не реакции лошадей. Его ироничный афоризм напоминает о причинно-следственных связях, и они бывают самыми неожиданными. Например, связь между воздействием магнитом на мозг и ускорением его, мозга, реакций.
Без боли и крови
Что мы знаем о магнитах? Стрелка компаса. Магнитогорск и Магнитка, залежи руды. Если в доме есть магнит, им легко собрать рассыпанные на полу гвоздики. Сувенирные магниты на холодильник. Как вы сказали, ускорение реакций мозга? Да, именно так! Речь идёт о совместной разработке нижегородских и калининградских учёных. В рамках сотрудничества двух университетов, ННГУ им. Н.И. Лобачевского и Балтийского федерального университета им. И. Канта, они создают нейроинтерфейс для ускорения реакций мозга. В ННГУ исследованиями занимается кафедра нейротехнологий ННГУ. Автор исследования — профессор кафедры Сусанна Гордлеева. Договоримся о терминах. Нейроинтерфейс — это такая специальная штука, сложная система, которая создаётся для связи мозга и какого-то электронного устройства. Например, источника магнитного поля. Дальше начинается физика. В разработке, о которой идёт речь, важна роль так называемой трансчерепной магнитной стимуляции. Специальное устройство накладывается на голову, прямо поверх волос, и создаёт переменное магнитное поле. Это и есть магнитная стимуляция. Магнитное поле, в свою очередь, создаёт уже в мозге переменное электрическое поле. Причём не во всем мозге, а на его коре. Именно кора головного мозга, напомним, отвечает за нашу психику, от неё зависят восприятие, память, мышление, умственные способности, интеллект и осознанные действия человека. Электрическое поле меняет активность коры головного мозга. Так и происходит эта связь: магнитная стимуляция приводит к ускорению реакций мозга. Это не больно, нетравматично, бескровно. Учёные говорят: неинвазивно. Трансчерепная магнитная стимуляция (ТМС) — метод, позволяющий неинвазивно и безболезненно стимулировать кору головного мозга при помощи коротких магнитных импульсов.
Куда «смотрит» кубик?
Активность мозга учёные изучали на его участках, отвечающих за обработку зрительных образов и координацию движений. В том числе они использовали популярную оптическую иллюзию — кубик Неккера. Несколько слов о самом кубике. Его придумали двести лет назад, и этот кубик погружает в тайны человеческого восприятия. Его изображение состоит из одних граней. Но в зависимости от того, как нарисованы эти грани, человек видит кубик по-разному. — Кубик Неккера — это тестовое неоднозначное изображение, — объясняет Сусанна Гордлеева. — Он нарисован в объёме с помощью одних граней, и в зависимости от прорисовки этих граней можно понять, что он «смотрит» вниз или вверх. При классификации этого кубика нужно принимать решение. И поскольку человек тратит некоторое время на это решение, мы использовали изображение этого кубика как тестовый визуальный стимул в наших экспериментах. И смотрели, как меняется время принятия решения при магнитной стимуляции. Интересно, что наши учёные при работе с кубиком задание усложнили. Они использовали несколько изображений кубика, и направление граней оценивалось по их толщине. Стимулирование коры головного мозга короткими магнитными импульсами широко используется для лечения депрессии, дефицита внимания и других нарушений здоровья. Учёные планируют использовать технологию для ускорения реакций человека. ТМС может быть эффективна при реабилитации после травм двигательного аппарата и для усовершенствования спортивных тренировок. Важен ли возраст? Отнюдь. Эффект наблюдается у любых людей. Исследования проводились на здоровых, достаточно молодых людях, но реакция ускоряется у всех. В обследуемой группе было шестьдесят человек, и все показали хорошие результаты — положительный эффект. Для пожилых же людей такое ускорение реакции особенно полезно для улучшения концентрации внимания.
Не хочу ошибаться
Получив и опубликовав результаты, учёные двигаются дальше. Во время исследований временами обработка информации мозгом нарушалась. Такие состояния мозга фиксировались с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и анализировались сверхточной нейросетью. Так был создан метод машинного обучения, который по электроэнцефалограмме может предсказывать ошибки мозга, например, в тестах на координацию движений. И эти ошибки предотвратить. — На основе полученных и опубликованных данных мы пытаемся сделать нейроинтерфейс с трансчерепной магнитной стимуляцией, который позволит предсказывать ошибки в обработке визуальных стимулов, — делится планами Сусанна Гордлеева. — То есть до этого мы стимулировали кору мозга, чтобы ускорить реакцию на определённое время, а теперь мы хотим предотвратить ошибки, которые человек может совершать. Для этого мы разрабатываем алгоритмы анализа электроэнцефалограмм, которые могут работать в реальном времени на достаточно коротких отрезках ЭЭГ. Если технология предсказывает ошибку, в мозг отправляется магнитный импульс, и ошибки не произойдёт. Практическое применение трансчерепной магнитной стимуляции широко. Это нейрореабилитация для людей с нарушениями двигательных функций после травм, лечение всех болезней, которые связаны с нарушением концентрации внимания, в том числе, у пожилых людей. Технология позволяет управлять импульсивностью людей и улучшать контроль над работой мышц. В спорте высших достижений технология поможет спортсменам, которым необходима высокая скорость реакции и координации движений, значительно улучшить свои способности и результаты во время тренировок и соревнований. Также она позволит повысить эффективность идеомоторных тренировок, то есть тренировок с мысленным представлением движений, которые широко используются как дополнение к обычным спортивным тренировкам.
Светлана КУКИНА.
Фото из открытых источников.
