Ученые выяснили, как максимально использовать ресурсы мозга

Нейроисследователи из Высшей школы экономики и университетской клиники Шарите в Берлине предложили метод, способный предсказать, в какие именно моменты обработка мозгом информации происходит быстрее. Этот метод позволяет прогнозировать поведенческую реакцию на стимул на основе фазы колебаний, регистрируемых при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ). Такой подход, связанный с возможным предъявлением стимула в наиболее чувствительные для его обработки мозгом временные интервалы, может в перспективе найти применение в различных областях, включая терапию, обучение и спорт. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Neuroimage.

 

Даже в состоянии покоя в мозге человека происходит генерация сложных колебаний, которые можно зарегистрировать с помощью ЭЭГ.
Эти колебания имеют различные частоты (к примеру, альфа-осцилляции ~ 10 Гц, бета ~ 20 Гц, тета ~ 7 Гц) и регистрируются приборами как изменения электрического поля, генерируемого нейронами. Одна из популярных гипотез связана с тем, что способность человека реагировать на различные стимулы и в целом перерабатывать информацию зависит от того, на какую амплитуду или фазу колебаний приходит сигнал.

Поясняет один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований  НИУ ВШЭ Вадим Никулин:

«Представьте, что человеку в качестве стимулов предъявляются слова, которые  нужно запомнить. Интересным представляется тот факт, что то, насколько хорошо он запомнит слово, может зависеть от параметров сигнала, предшествующего предъявлению слова. Или другой пример: время старта на стометровке у олимпийцев — реакция на стартовый выстрел может  колебаться в диапазоне десятков миллисекунд. Это довольно большой разброс во времени, учитывая то, насколько важны эти самые миллисекунды на финише. Даже у одного атлета время реакции на стартовый стимул может варьировать очень существенно. То, насколько быстро спортсмен реагирует, может зависеть от того, в каком состоянии находился его мозг. В оптимальном для переработки информации состоянии мы реагируем на стимул быстрее, в неблагоприятном нейрональном состоянии — медленнее. В свою очередь, оптимальное состояние, приводящее к формированию быстрых реакций, связано со специфическими параметрами колебаний».

Поясняет один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований  НИУ ВШЭ Вадим Никулин: «Представьте, что человеку в качестве стимулов предъявляются слова, которые  нужно запомнить. Интересным представляется тот факт, что то, насколько хорошо он запомнит слово, может зависеть от параметров сигнала, предшествующего предъявлению слова. Или другой пример: время старта на стометровке у олимпийцев — реакция на стартовый выстрел может  колебаться в диапазоне десятков миллисекунд. Это довольно большой разброс во времени, учитывая то, насколько важны эти самые миллисекунды на финише. Даже у одного атлета время реакции на стартовый стимул может варьировать очень существенно. То, насколько быстро спортсмен реагирует, может зависеть от того, в каком состоянии находился его мозг. В оптимальном для переработки информации состоянии мы реагируем на стимул быстрее, в неблагоприятном нейрональном состоянии — медленнее. В свою очередь, оптимальное состояние, приводящее к формированию быстрых реакций, связано со специфическими параметрами колебаний».

К указательному пальцу доминантной руки испытуемых крепили датчик, фиксирующий мышечную активность в ответ на подачу электрического стимула на указательный палец другой руки. С помощью электроэнцефалограммы в тот же момент регистрировались колебания, присутствующие в мозге постоянно, но при этом демонстрирующие большую вариативность. Авторы показали, что скорость реакции зависит от фазы престимульных низкочастотных (< 1 Гц) колебаний.

По мнению ученых, новый метод важен в плане выявления нейрональных процессов, приводящих к оптимальному реагированию на стимулы. В прикладном аспекте это может быть актуально для профессиональных спортсменов, а также врачей: к примеру, для понимания патологических нейрональных процессов, связанных с болезнью Паркинсона, при которой больные испытывают сложности с запуском движения.

«Используя более чувствительные методы экстракции нейрональных сигналов, мы можем найти те фазы нейрональных осцилляций, на фоне которых люди максимально используют ресурсы своего мозга, — считает Вадим Никулин. — А если пофантазировать и заглянуть в будущее, то можно представить и школу иностранного языка, где ученики сидят в удобных электродных шапочках и осваивают новые слова, которые предъявляются в периоды максимальной восприимчивости мозга к новой информации».

 

Источник