Открытия и гипотезы, 2012 №1

*********************************************************************************************

Человечество давно экспериментирует с разнообразными способами временно изменять работу мозга, чтобы получать возможности, недоступные в естественном режиме. Как правило, эти способы сводятся к употреблению натуральных либо синтезированных веществ. Но в распоряжении ученых есть и иной инструмент. Это электрическое или магнитное поле, и его применение приводит порой к поразительным результатам.

*********************************************************************************************

Апрельский номер журнала Nature рассказал об экспериментах Винсента Кларка, нейробиолога из Университета Нью-Мексико (США). Кларк обнаружил, что транскраниальная стимуляция мозга постоянным током (tDCS) повышает способность к обучению.

По условиям эксперимента группе добровольцев надлежало играть в компьютерную игру DARWARS Ambush, разработанную для тренировки военнослужащих, направляемых в Ирак.

Ее суть заключается в выработке умения замечать объекты, скрытые на фоне сложного ландшафта. Посредством электродов, прикладываемых к голове, испытуемые во время игры получали 30-минутную электростимуляцию на правой стороне мозга. Участники, которым подавался ток силой 2 миллиампера, показали результаты в два раза лучшие, нежели те, кто подвергался стимуляции током величиной всего 0,1 мА. «Они обучались быстрее, но у них нет никаких предположений или внутренних ощущений насчет того, почему это происходило», — говорит Кларк. Ученый рассматривает tDCS в качестве способа практически разделить механизмы обучения и сознания. По его словам, данная область исследований «в скором времени испытает взрывной рост и даст нам множество новой информации, в то же время, поставив перед новыми вопросами».

В 2000-е годы начало складываться понимание, за счет чего возникает наблюдаемый эффект от tDCS. Постоянный ток создает в ткани мозга электрическое поле, которое изменяет разность потенциалов между сторонами клеточных мембран. Так называемая «анодная» стимуляция, при которой ток направлен к электроду, приводит к деполяризации нейронов, в результате чего повышается их готовность ответить на поступивший сигнал от других клеток. Соответственно, «катодная» стимуляция, при которой ток течет от электрода, вызывает противоположный эффект, увеличивая разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембран и тем самым снижая возбудимость нейронов. Совсем недавно нейрофизиологам из Калифорнийского технологического института удалось экспериментально показать, что внеклеточные электрические поля действительно изменяют характеристики потенциалов действия нервных клеток.

Согласно фармакологическим исследованиям, в районе синаптических контактов под воздействием электрического тока увеличивается производство NMDA-рецептора. Это усиливает пластичность нервной ткани, временно придавая ей состояние, при котором нейроны склонны перестраивать свои соединения в ответ на внешний стимул, такой как обучение новому поведению. Например, в 2009 г. Леонардо Коэн из Национального института неврологических расстройств (Мэриленд, США) показал, что tDCS улучшила способность испытуемых обучаться простым упражнениям на координацию, причем это улучшение сохранялось спустя три месяца после эксперимента.

Помимо ускорения процессов обучения, стимуляция мозга оказывает влияние на ряд других свойств психики. В частности, эту методику всерьез рассматривают как перспективное средство для лечения депрессий, посттравматических стрессов, задержек речевого и психического развития, других нервных расстройств. В 2007 г. Фелипе Фрейни из Центра неинвазивной стимуляции мозга (Бостон, США) и Паоло Боджо из Университета Маккензи (Сан-Паоло, Бразилия) открыли любопытный эффект tDCS.

Оказалось, что воздействие постоянным током на область, расположенную выше виска, так называемую дорсолатеральную префронтальную зону, приводит к тому, что человек становится менее готовым к принятию рискованных решений. В рамках эксперимента ученые попросили студентов поиграть в незамысловатую игру, где нажатие на клавишу наполняло воздухом изображенный на экране воздушный шар. Чем сильнее получится раздуть шар, тем больше виртуальных денег достается участнику. В то же время, если шар лопнет, все накопления теряются.