Текст книги "Войны мозга. Научные споры вокруг разума и сознания"
Автор книги: Марио Борегар
Жанр:
Научпоп
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 4 страниц)
По этому поводу один из моих аспирантов Джимми Газири недавно обнаружил, что плотность состоящих из белого вещества путей, соединяющих участки мозга, вовлеченных в процесс внимания, увеличивается после применения протокола тренинга нейрофидбека, направленного на улучшение внимания у студентов университета. Это позволяет предположить, что нейрофидбек способен укреплять нейронные связи между участками мозга, связанными с когнитивными функциями. Никаких изменений белого вещества у участников, для которых проводился мнимый нейрофидбек, не отмечалось.
* * *
В конце 80-х годов ХХ века клинический психолог Юджин Пенистон и психолог-исследователь Пол Кулкоски провели исследование нейрофидбека в больнице для ветеранов в Форт-Лайоне, Колорадо. В этом исследовании участвовали тридцать человек. Из них двадцать были закоренелыми алкоголиками, которые вернулись в больницу на очередной курс стационарного лечения от алкоголизма.
Этих пациентов произвольно разделили на две группы. С десятью проводили терапевтические беседы и выполняли программу «Двенадцать шагов». Десять других получали то же лечение и в дополнение к нему нейрофидбек. Во время тренинга нейрофидбека участники лежали в кресле с откидывающейся спинкой, закрыв глаза. Им объяснили, что они должны позволить звукам и голосу терапевта ввести их в состоянии глубокой релаксации, связанное с альфа– и тета-волнами, которые возникали в затылочной коре – области головного мозга, расположенной в задней части головы[89]89
Медленные волны, возникающие в этом участке мозга, не оказывают негативного влияния на когнитивную деятельность.
[Закрыть]. Кроме того, при переходе к альфа-тета-состоянию, напоминающему транс, их просили использовать позитивные ментальные образы (например представлять, как они отказываются от алкоголя и живут трезвой жизнью, уверенно и радостно). Десять участников, не страдающих алкоголизмом, вошли в контрольную группу.
Все три группы участников прошли ЭЭГ и психологические тесты как до программы лечения, рассчитанной на 28 дней, так и после нее. Результаты пациентов, вводимых в альфа-тета-состояние, оказались поразительными. Их ЭЭГ показывала значительное усиление затылочных альфа– и тета-волн. Это изменение мозговой активности свидетельствовало о снижении тревожности у данных пациентов. Более того, баллы, набранные на психологических тестах, указывали на позитивные изменения личности и значительное снижение негативных эмоциональных состояний. Восемь из десяти алкоголиков, с которыми поработали по протоколу Пенистона-Кулкоски, бросили пить, а десять пациентов, получавших традиционное лечение, были повторно госпитализированы в последующие 18 месяцев. В группе нейрофидбека абстиненция оказалась продолжительной. Три года спустя рецидив наблюдался лишь у одного участника. Эта статистика удивительна: в сфере злоупотребления наркотическими веществами и алкоголем частота рецидивов в 70–80 % считается нормой[90]90
E. G. Peniston and P. J. Kulkosky, “Alpha-Theta Brainwave Training and Beta-Endorphin Levels in Alcoholics,” Alcoholism: Clinical and Experimental Research 13 (1989): 271-79.
[Закрыть].
Несколько лет спустя Пенистон применил подобный подход при работе с группой ветеранов войны во Вьетнаме, страдавших посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР). ПТСР – тревожное расстройство, которое может развиться после внушающих страх событий, связанных с причинением серьезного физического вреда или с угрозой этого вреда. У пациентов с ПТСР наблюдаются навязчивые страшные мысли, кошмарные воспоминания, флэшбеки, приступы паники, фобии, тревожность и депрессия.
В это исследование были включены две группы ветеранов. В одной группе 14 ветеранов получали традиционное лечение, в том числе психотропные препараты, а также индивидуальную и групповую терапию. В другой группе 15 ветеранов в дополнение к традиционному лечению проходили альфа-тета-тренинг. К концу исследования кошмары, флэшбеки и дозы психотропных препаратов удалось значительно сократить у участников группы нейрофидбека. В контрольной группе таких изменений не наблюдалось. Последующее изучение проводилось спустя тридцать месяцев. У всех 14 ветеранов контрольной группы имелись рецидивы, а 12 из 15 ветеранов, с которыми работали по протоколу Пенистона-Кулкоски, продолжали вести нормальную жизнь[91]91
E. G. Peniston and P. J. Kulkosky, “Alpha-Theta Brain Wave Neurofeedback for Vietnam Veterans with Combat Related Post Traumatic Stress Disorder,” Medicine and Psychotherapy 4 (1991): 1-14.
[Закрыть].
Пенистон предположил, что во время альфа-тета-сеансов физиология, характерная для мирного времени, позволяет травматическим воспоминаниям ветеранов постепенно стать осознанными. Кроме того, по его мнению, в тета-состоянии они чувствуют себя сторонними наблюдателями, поэтому им не приходится переживать мучительные воспоминания вновь. Таким образом, этот нейтральный образ бытия дает травмирующим событиям возможность безболезненно интегрироваться в психику.
* * *
Как показывают эти исследования нейрофидбека, контролировать волны нашего мозга, оцененные с помощью ЭЭГ, сравнительно легко. Однако у этой методики низкое пространственное разрешение – то есть она не позволяет ученым точно локализовать участки мозга, создающие электрическую активность, которая фиксируется на уровне кожи головы. Ввиду этих ограничений невозможно с помощью ЭЭГ определить наверняка, можно ли научиться контролировать активность мозга в его конкретной зоне.
Но за последнее десятилетие прогресс в технологиях нейровизуализации привел к развитию функциональной МРТ в реальном времени (рвфМРТ). фМРТ оценивает изменения в кровотоке и оксигенации крови, тесно связанные с активностью нейронов. Преимущество рвфМРТ в том, что данные анализируются в процессе сбора. Небольшая продолжительность вычислений позволяет ученым быстро обеспечить пациенту визуальную обратную связь в процессе активности в конкретных участках мозга[92]92
R. C. deCharms, “Application of Real-Time fMRI,” Nature Reviews Neuroscience 9 (2008): 720-29.
[Закрыть].
В последние годы было проведено несколько исследований нейрофидбека с применением рвфМРТ. В них участники учились контролировать активность конкретного участка мозга через ментальную деятельность (мысли, эмоции) того рода, которая усиливает или снижает эту активность. В одном из таких исследований ученый Кристофер Дешарм и его коллеги стремились определить, в какой степени здоровый человек может научиться контролировать активность в соматомоторной коре – одном из двигательных участков головного мозга[93]93
R. C. deCharms et al., “Learned Regulation of Spatially Localized Brain Activation Using Real-Time fMRI,” Neuroimage 21 (2004): 436-43.
[Закрыть].
Участникам предлагали представить себе, как они двигают ведущей рукой, пока они видели аналоговое изображение текущего уровня активности в соматомоторной коре. Им было также дано задание усилить активность в этой области мозга. Посредством тренинга участникам удавалось улучшить свой контроль активности мозга, анатомически специфичный для соматомоторной коры. После тренинга, пользуясь одними только двигательными изображениями, участники могли по своей воле усиливать активность этой зоны мозга сравнимо по величине с соматомоторной активностью, измеренной во время реальных движений ведущей рукой. Примечательно, что участники могли сохранять контроль над соматомоторной активностью даже после того, как к ним переставала поступать информация с рвфМРТ.
В другом исследовании Кристофер Дешарм и его коллеги применяли тот же подход, чтобы приучить участников контролировать уровень активности в ростральной передней поясной коре (рППК), участке мозга, известного своей связью с восприятием боли[94]94
R. C. deCharms et al., “Control over Brain Activation and Pain Learned by Using Real-Time Functional MRI,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102 (2005): 18626-31.
[Закрыть]. Участникам пришлось учиться усиливать (активировать) и ослаблять (деактивировать) активность рППК в процессе получения болезненной термостимуляции. Примечательно, что успешная активация деятельности рППК – в процессе применения болевых термальных раздражителей, – привела к субъективно более высокой оценке боли; и наоборот, эффективная деактивация – к более низким оценкам уровня боли.
Другие исследования нейрофидбека с применением рвфМРТ показали, что здоровый человек способен быстро научиться контролировать области мозга, участвующие в визуальном и слуховом восприятии. Возможно, основанный на рвфМРТ тренинг нейрофидбека в конце концов будут применять для улучшения деятельности – стимуляции активности в участках мозга, к примеру, связанных с памятью. В будущем нейрофидбек на основе рвфМРТ может также найти применение в лечении тревожных и депрессивных расстройств.
Дж. Пол Гамильтон, нейробиолог из Стэнфордского университета, вместе с коллегами недавно выяснял, можно ли с помощью нейрофидбека с применением рвфМРТ управлять активностью субгенуальной передней поясной коры (сППК)[95]95
J. P. Hamilton et al., “Modulation of Subgenual Anterior Cingulate Cortex Activity with Real-Time Neurofeedback,” Human Brain Mapping 32 (2011): 22–31.
[Закрыть]. Считается, что этот отдел передней поясной коры участвует в создании эмоциональных состояний и имеет отношение к глубокой депрессии. В своем исследовании Гамильтон с коллегами предложили восьми женщинам снизить активность сППК, усилив позитивный настрой. Тем удалось. Следовательно, есть вероятность, что структуры мозга, в работе которых при депрессивных расстройствах наблюдаются отклонения, можно контролировать с помощью нейрофидбека с применением фМРТ в режиме реального времени.
Однако нейрофидбек – лишь одно из применений НКИ, нейрокомпьютерных интерфейсов.
* * *
Мэтт Нейгл был парализован от шеи и ниже после того, как ему нанесли колотую рану. В 2005 году он стал первым человеком, управлявшим искусственной рукой при помощи НКИ. Имплантат с 96 электродами был размещен на поверхности двигательной зоны его мозга, над участком, связанным с его ведущей левой рукой и ногой. Этот имплантат также позволил Нейглу мысленно управлять телевизором и проверять электронную почту[96]96
http://www.nature.com/nature/focus/brain/experiments/.
[Закрыть].
Сначала НКИ выявляет изменения в сигналах мозга, которые отражают намерение пользователя, затем переводит эти изменения в сигналы, отдающие команду об осуществлении желаемого действия. Основная задача НКИ – восстановить движение, зрение и слух, частично или полностью утраченные. Эти каналы коммуникации связывают разум и мозг пользователей с их окружением, позволяют учиться управлять внешними устройствами – теми же программами для обработки текстов, выключателями, инвалидными колясками, телевизорами и нейропротезами[97]97
Нейропротез – устройство, восполняющее двигательную или сенсорную способность, утраченную в результате болезни или травмы. Кохлеарный имплантат – один из примеров нейропротеза.
[Закрыть].
Системы НКИ могут управляться электрофизиологическими сигналами, которые считывают с кожи головы или напрямую из мозга. К примеру, человек может научиться пользоваться активностью СМР, используя различные виды двигательных образов, чтобы подавать сигналы «да» или «нет» курсору на компьютерном экране или нейропротезу руки[98]98
J. J. Daly and J. R. Wolpaw, “Brain-Computer Interfaces in Neurological Rehabilitation,” Lancet Neurology 7 (2008): 1032-43.
[Закрыть]. В настоящий момент системы НКИ приносят пользу главным образом людям с серьезными двигательными нарушениями, препятствующими произвольному управлению мышцами. Такие нарушения наблюдаются у людей с травмами позвоночника, боковым амиотрофическим склерозом (БАС, также известным как болезнь Лу Герига), тяжелыми церебральными параличами, мышечной дистрофией и острыми заболеваниями, вызывающими обширный паралич (тот же «синдром запертого человека»).
Ближе к концу 90-х годов ХХ века немецкий нейробиолог Нильс Бирбаумер и его коллеги разработали «ментальную пишущую машинку» для пациентов с БАС. Эти пациенты были обучены создавать медленные корковые потенциалы (МКП) – отрицательную или положительную поляризацию ЭЭГ – по команде, воспринимаемой на слух. При достижении более чем 70 % контроля пациенты видели буквы и слова на экране компьютера или слышали, как их произносит текстовый редактор. Пациенты вызывали МКП после появления желаемой буквы – и так, буква за буквой, создавали слова[99]99
N. Birbaumer et al., “A Spelling Device for the Paralysed,” Nature 398 (1999): 297-98.
[Закрыть].
В настоящее время проводится все больше исследований НКИ, направленных на методики осуществления людьми контроля над своим окружением при помощи мыслей. Вполне вероятно, что скоро неинвазивные НКИ будут использовать и люди, не имеющие инвалидности. Об этой возможности ученые из исследовательского института IDIAP, специализирующегося на разработке НКИ, недавно сообщили по результатам удивительного эксперимента. Во время него два здоровых человека сумели силой мысли перемещать робота через несколько комнат, пользуясь НКИ на основе ЭЭГ[100]100
http://www.innovationwatcharchive.com/choiceisyours/choiceisyours. 2006.11.30.htm.
[Закрыть].
Не так давно Цзыпин Чжун, ученый из Центра вычислительной нейробиологии Шварца при Университете Калифорнии в Сан-Диего, вместе с коллегами разработал новый НКИ, способный помочь людям с тяжелой инвалидностью общаться с другими. Этот НКИ позволяет пользователям звонить по мобильному телефону, набирая номер силой мысли. Устройство состоит из повязки ЭЭГ на голову, подсоединенной к блютус-модулю, который без проводов передает ЭЭГ-сигналы мобильному телефону Nokia. Этот НКИ по описанию кажется чем-то из области научной фантастики, однако после краткого обучения им почти со стопроцентной точностью может овладеть большая часть пользователей. В конечном итоге, таким психонейрофоном могут пользоваться и совершенно дееспособные пользователи мобильников[101]101
D. Graham-Rowe, “Dialing with Your Thoughts,” April 12, 2011, http://www.technologyreview.com/communications/37357/?pi=Ai&a=f.
[Закрыть].
Венчурная компания NeuroSky Inc. с головным офисом в Сан-Хосе, Калифорния, ведущая разработки в том же направлении, создала прототип устройства, читающего ЭЭГ-волны с помощью сенсоров, закрепленных на лбу пользователя. Этот прототип, представленный в 2008 году на выставке Международной ассоциации индустрии беспроводных телекоммуникаций, показывает обработанные ЭЭГ-сигналы на экране мобильника, чтобы продемонстрировать степень релаксации пользователя. Через эти же сигналы можно управлять движениями персонажа в видеоигре, идущей на экране мобильника. Компания NeuroSky в настоящее время планирует разработку НКИ для управления домашними игровыми приставками и аудиовизуальным оборудованием для бытового использования[102]102
H. Yomogida, “NeuroSky Demos Brain-Controlled Mobile Phone Applications,” September 11, 2008, http://www.technologyreview.com/communications/37357/?pi=Ai&a=f.
[Закрыть].
Неудивительно, что мысленный контроль активности мозга привлек внимание производителей игрушек и игр. Несколько лет назад компания Mattel выпустила Mind Flex – игру на основе технологических разработок компании NeuroSky. Играющие надевают на голову аппарат с налобным сенсором, считывающим ЭЭГ-активность. Эта активность преобразуется в сигнал, который передается как радиочастота. При достаточной сосредоточенности игроки могут привести в действие вентилятор, который поднимает мячик и проводит его через полосу препятствий на столе. От умения участников игры управлять мозговыми волнами зависит их успешное проведение мячика через все препятствия.
Force Trainer – еще одна игра, основанная на технологиях мозговых волн NeuroSky, на этот раз игра представляет собой тренировки воинов-джедаев. Как и в игре Mind Flex, беспроводное устройство, надевающееся на голову, считывает ЭЭГ-активность игроков. Игроки должны войти в состоянии глубокой сосредоточенности и обуздать свои мозговые волны так, чтобы управлять шариком, движущимся в потоке воздуха внутри прозрачной башни высотой 10 дюймов (25 см). Учась использовать «Силу», они проходят несколько уровней сложности – от падавана до джедая. Указания игрокам дает сам Йода, глава всех магистров-джедаев[103]103
M. Snider, “New Toy Trains to Use ‘The Force,’” http://www.mindpowernews.com/LearnThe Force.htm.
[Закрыть]
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
