Роберт Рейнхарт называет среднюю лобную кору «сигналом тревоги мозга».«Если Вы совершаете ошибку, эта мозговая область огни», говорит Рейнхарт, доцент психологических и мозговых наук в Бостонском университете. «Если я говорю Вам, что Вы совершаете ошибку, она также стреляет. Если что-то удивляет Вас, это стреляет».
Возьмите фальшивую ноту на фортепьяно, и средняя лобная кора освещает, помогая Вам исправить Вашу ошибку максимально быстро. У здоровых людей, этой области интеллектуальных трудов рука об руку (или возможно лепесток в лепестке) с соседним регионом, боковой предлобной корой, область, которая хранит правила и цели и также играет важную роль в изменении наших решений и действий.
«Это, возможно, две самых фундаментальных мозговых области, связанные с исполнительной функцией и самообладанием», говорит Рейнхарт, который использовал новую технику, названную высококачественной трансчерепной стимуляцией переменного тока (HD-tACS), чтобы стимулировать эти два региона с электродами, помещенными в скальп участника. Используя эту новую технологию, он нашел, что улучшение синхронизации мозговых волн или колебаний, между этими двумя регионами увеличили их связь друг с другом, разрешение участникам выступить лучше на лабораторных задачах, связанных с изучением и самообладанием.
С другой стороны десинхронизирование или разрушение выбора времени мозговых волн в этих регионах ослабили способность участников изучить и управлять их поведением, эффект, который Рейнхарт мог быстро зафиксировать, изменившись, как он поставил электрическую стимуляцию. Работа, изданная 9 октября 2017, в журнале Proceedings Национальной академии наук (PNAS), предполагает, что электрическая стимуляция может быстро – и обратимо – увеличение или уменьшать исполнительную функцию у здоровых людей и изменять их поведение.
Эти результаты могут когда-нибудь привести к инструментам, которые могут увеличить нормальную функцию мозга, возможно помогая беспорядкам удовольствия от беспокойства до аутизма.«Мы всегда ищем связь между мозговой деятельностью и поведением – недостаточно иметь только одну из тех вещей. Это – часть того, что делает это открытие настолько увлекательным», говорит Дэвид Сомерс, преподаватель BU психологических и мозговых наук, который не был связан с исследованием.
Сомерс уподобляет стимуляцию «турбо, взимают» за Ваш мозг. «Действительно легко испортить вещи в мозгу, но намного тяжелее на самом деле улучшить функцию».Исследование недавно предположило, что население миллионов клеток в средней лобной коре и боковой предлобной коре может общаться друг с другом посредством точного выбора времени их синхронизированных колебаний, и эти мозговые ритмы, кажется, происходят в относительно низкой частоте (приблизительно четыре – восемь циклов в секунду).
В то время как ученые изучили эти волны прежде, Рейнхарт первый, чтобы использовать HD-tACS, чтобы проверить, как это население клеток взаимодействует и полезны ли их взаимодействия поведенчески для изучения и принятия решений. В его работе, финансируемой Национальными Институтами Здоровья, Рейнхарт в состоянии использовать HD-tACS, чтобы изолировать и изменить эти два определенных отдела головного мозга, также делая запись электрической мозговой деятельности участников через электроэнцефалограмму (ЭЭГ).«Наука намного более сильна, намного более точна, чем, что было сделано ранее», заявляет Сомерс.
В его первом раунде исследований Рейнхарт проверил 30 здоровых участников. Каждый предмет носил мягкую кепку, оснащенную электродами, которые стимулировали мозговую деятельность, в то время как дополнительные электроды контролировали мозговые волны. (Процедура безопасная, неразрушающая, и не причиняет боль, говорит Рейнхарт. «Есть небольшое покалывание в течение первых 30 секунд», говорит он, «и затем люди приучают к нему».) Затем в течение 40 минут, участники выполнили задачу изучения оценки времени, нажав кнопку, когда они думали, что 1,7 секунды прошли. Каждый раз компьютер дал им обратную связь: слишком быстро, слишком медленный, или просто правильный.
Рейнхарт проверил каждого из этих 30 участников три раза, когда-то регулирующий колебания, однажды разрушение их, и однажды выполнение ничего. В тестах, где Рейнхарт, проворачиваемый, синхрония между этими двумя отделами головного мозга, люди, изученные быстрее, совершила меньше ошибок, и – когда они действительно совершали ошибку – приспособил их работу более точно. И, когда он вместо этого разрушил колебания и уменьшил синхронию – в очень грубом смысле, щелкнув выключателем от «умного» до «немого» – предметы совершили больше ошибок и учились медленнее.
Эффекты были столь тонкими, что сами люди не заметили улучшения или нарушения в задаче, но результаты были статистически значительными.Рейнхарт тогда копировал эксперимент в 30 новых участниках, добавляя другой параметр исследования, смотря только на одну сторону мозга за один раз.
Во всех случаях он нашел, что правильное полушарие мозга более относилось к изменяющемуся поведению.Тогда прибыл самая интригующая часть исследования.
Еще тридцать участников вошли и попробовали задачу. Во-первых, Рейнхарт временно разрушил мозговую деятельность каждого предмета, смотря как их десинхронизируемые мозговые волны, и их работа на задаче уменьшилась. Но на этот раз, посреди задачи, Рейнхарт переключил выбор времени стимуляции – снова, повернув кнопку от «немого» до «умного».
Участники возвратили свои оригинальные уровни мозговой синхронии и изучения поведения в течение минут.«Мы были потрясены результатами и как быстро эффекты стимуляции могли быть полностью изменены», говорит Рейнхарт.Хотя Рейнхарт предостерегает, что эти результаты очень предварительны, он отмечает, что много психических и неврологических расстройств – включая беспокойство, болезнь Паркинсона, аутизм, шизофрению, ADHD и болезнь Альцгеймера – демонстрируют разрушенные колебания.
В настоящее время большинство этих беспорядков лечат наркотиками, которые действуют на рецепторы всюду по мозгу. «Наркотики действительно грязны», говорит Рейнхарт. «Они часто затрагивают очень большие области мозга». Он воображает, вместо этого, будущее с точно целенаправленной мозговой стимуляцией, которая действует только на один критический узел мозговой сети, «как более прекрасный скальпель». Следующая строка Рейнхарта исследования проверит технологию на людях с тревожными расстройствами.
Есть также, конечно, обещание того, что технология могла бы предложить здоровым мозгам. Несколько компаний уже продают устройства стимуляции мозга, которые утверждают, что и увеличили беспокойство изучения и уменьшения.
Шоу видео YouTube, как сделать Ваше собственное, с двойными-A батареями и стандартной электроникой, практика Рейнхарт, препятствует. «Вы можете причинить себе боль», говорит он. «Вы можете обгореть и иметь текущий звон вокруг головы в течение многих дней».Он действительно, однако, видит обращение. «У меня были волонтеры в предыдущем исследовании, которые возвратились и сказали, ‘Эй, где я могу получить один из них?
Я хотел бы иметь его до экзамена’», говорит он. «Это было после того, как мы опросили их, и они читали газеты об этом».Сомерс отмечает, что есть все еще много вопросов ответить о технологии, прежде чем это пойдет господствующая тенденция: Сколько времени эффект может продлиться? Как большой Вы можете сделать его?
Вы можете сделать вывод от простой лабораторной задачи до намного более сложных усилий? «Но самый большой вопрос», говорит Сомерс, «состоит в том, как далеко Вы можете пойти с этой технологией».«Думайте о любом данном рабочем дне», заявляет Сомерс. «Вы должны быть действительно ‘включены’ для одной встречи, таким образом, Вы откладываете некоторое время в свой обеденный перерыв для некоторой мозговой стимуляции.
Я думаю, что много людей было бы действительно в тот – это будет похоже на три чашки кофе без колебаний».