Ритмическая стимуляция кончика пальца в течение длительного периода времени заметно улучшает сенсорную чувствительность. Исследовательская группа во главе с доцентом доктором. Хуберт Динсе из Рурского университета в Бохуме (RUB) проанализировал влияние этого процесса на мозг. С помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) ученые зафиксировали нейронную активность областей мозга, связанных с тактильной обработкой. Они могли наблюдать изменения в активности с течением времени, что, возможно, иллюстрирует процесс обучения. Команда сообщила о своих выводах в Frontiers in Human Neuroscience.
Обучение через повторение
В повседневной жизни люди учатся через практику и повторение, чему способствует мозговой процесс, называемый нейрональной пластичностью. Ярким примером клеточной основы таких процессов пластичности является долговременная потенциация, способность нейронов повышать эффективность связи с другими нейронами, с которыми они связаны.
По аналогии с ритмической нейронной активностью, лежащей в основе долгосрочной потенциации, команда RUB разработала метод обучения на основе стимуляции. Таким образом, чувства, такие как зрение или осязание, ритмически стимулируются. Хорошо изученным примером этого является электрическая стимуляция кончиков пальцев, которая – при правильной частоте – увеличивает тактильную чувствительность кончиков пальцев, подвергшихся стимуляции. Исследования показывают, что такая стимуляция кончиков пальцев приводит к значительным процессам пластичности в соматосенсорной коре. Однако до сих пор не доказано, является ли долговременная потенциация основой этих процессов.
Две группы, два эксперимента
Нейробиологи RUB изучали обучение на основе стимуляции у добровольцев с записями ЭЭГ. Их целью было оценить нейронную активность, а также ее развитие в процессе обучения. Таким образом, они провели два эксперимента с двумя группами испытуемых. Первый эксперимент служил контрольным исследованием, подтверждающим, что метод воздушной стимуляции, вводимый через надувную мембрану, использованный в этом эксперименте, оказывает такое же положительное влияние на чувствительность к прикосновениям, как и известный метод электростимуляции. Электрический вариант в данном случае использовать нельзя, так как он искажает сигнал записи ЭЭГ электрическими артефактами.
Во втором эксперименте добровольцы получали вышеупомянутую безболезненную воздушную стимуляцию на кончике пальца в течение 40 минут. При этом активность в соматосенсорной коре испытуемых измеряли с помощью ЭЭГ. Ученые сосредоточились на области мозга, связанной с сенсорной обработкой рук.
Нервные клетки адаптируют свою деятельность
"Используя электроэнцефалические измерения активности мозга, мы смогли показать, что большие клеточные ансамбли адаптируют свою активность к частоте стимуляции во время активных фаз стимуляции. Эта реакция остается стабильной в течение 20 минут без каких-либо признаков привыкания, что очень похоже на долгосрочную клеточную потенциацию," объясняет доктор. Марион Брикведде, первый автор исследования.
Кроме того, ученые также смогли наблюдать, как реакции нейронов на стимуляцию менялись с течением времени. Они обнаружили, что форма связанных с событием потенциалов, которые представляют обработку стимулов в мозгу, менялась. Связанная с событием десинхронизация альфа-ритма, типичный ответ на тактильные стимулы, также уменьшилась через 20 минут.
"Эти процессы могут представлять собой изменения возбудимости в тактильных областях мозга, то есть непосредственно наблюдаемый процесс обучения. Пока невозможно сделать однозначный вывод о том, что примененная здесь стимуляция пальцами действительно запускает долгосрочную потенциацию в сенсомоторной коре головного мозга человека. Но принимая во внимание предыдущие результаты, которые показывают, например, зависимость обоих процессов от одного и того же типа нейрональных рецепторов, накопленные данные говорят о многом," объясняет Марион Брикведде.