Когда воздействие магнитных полей направлено на мозг, как при транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС, см. рис. на с. 236), оно может, в зависимости от продолжительности и силы примененной магнитной энергии, либо возбуждать, либо подавлять активность определенных участков мозга. Таким образом, направленные магнитные поля способны вызывать временное возбуждение или подавление местных функций мозга, влияя на постоянно меняющиеся электромагнитные поля нейронов, иногда дольше, чем оказывается воздействие, но, по-видимому, без каких-либо длительных последствий [15]. В итоге транскраниальная магнитная стимуляция позволяет составить карту функций конкретных участков коры головного мозга. Функции небольших участков коры можно изучить в течение миллисекунд, что дает ученым возможность исследовать вклад нейронных сетей коры головного мозга в специфические когнитивные функции.
Но при высокой интенсивности ТМС может также вызвать временное нарушение функций мозга. Прерывание электромагнитных процессов в коре головного мозга может сопровождаться мгновенным нарушением зрения или опыта физического движения. Стимулирование затылочных долей с центром обработки зрительной информации может вызвать временную слепоту. По-видимому, существует прямая связь между наличием электромагнитного поля и функционированием нейронной сети. Потеря этого поля вызывает потерю функций.
Электрическая стимуляция
Электростимуляция местных нейронных сетей также нарушает нормальное функционирование мозга, что описали в 1958 году нейрохирург Уайлдер Пенфилд и в 2004 году – нейробиолог Олаф Бланке. Местная электростимуляция иногда провоцировала у пациентов с эпилепсией видения образов из прошлого (но панораму жизни – никогда), вспышек света, звуков и (очень редко) ощущение отделенности от тела. Этот искусственно вызванный опыт никогда не бывал тождественным типичному ОСО или внетелесному опыту с подтверждаемыми элементами, а также не вызывал изменений жизни. Применение слабой электроэнергии иногда или не вызывает никакого эффекта, или дает стимулирующий эффект, к примеру, в случае стимуляции двигательной коры, отчего конечности пациента непроизвольно двигаются. Но во время стимуляции с более высоким уровнем энергии электромагнитные поля самого пациента исчезают, приводя к потере функций стимулируемого участка коры. Опять-таки потеря электромагнитного поля влечет за собой потерю функций [16].
Терапевтический эффект
Применение местной и направленной электроэнергии, воздействующей на мозг, также может оказывать длительный терапевтический эффект и функциональные изменения в некоторых участках мозга, и в конечном итоге – приводить к различному опыту, связанному с разумом. Изменение электромагнитного поля вызывает изменения функций. Если эффект транскраниальной электростимуляции (ТЭС), подобно эффекту ТМС, кратковременный, то транскраниальная стимуляция постоянным током (ТСПТ, или микрополяризация) вызывает перманентные функциональные изменения в некоторых областях мозга, так как воздействует на его кору [17]. Это явление можно использовать, чтобы помочь пациентам с тяжелой депрессией, не поддающейся лечению антидепрессантами. Состояние мозга, соответствующее большому депрессивному расстройству, у таких устойчивых к терапии пациентов было продемонстрировано с помощью сканов фМРТ и ПЭТ, показывающих, что некоторые участки мозга (такие как субгенуальная поясная кора) чрезмерно активны, а другие (например префронтальная кора) весьма малоактивны.
Антидепрессанты могут изменить к лучшему эти нарушенные паттерны активности при тяжелой депрессии, но тех же результатов можно добиться с помощью различных видов электротерапии – например электросудорожной терапии (ЭСТ), при которой мощный электрический ток вызывает эпилептический припадок (судороги); стимуляции блуждающего нерва; а с недавних пор – с помощью имплантирования глубинных электродов в гипер– и гипоактивные участки мозга: эта методика известна под названием глубокой стимуляции мозга (DBS) [18]. Точный механизм этого явления неизвестен, однако было обнаружено, что оно дает клинические улучшения, подтвержденные с помощью фМРТ. В недавней статье в Nature рассказывалось о том, как пациент, который провел в коме более шести лет после того, как перенес травматическое повреждение мозга, пришел в себя после глубокой стимуляции таламуса [19].
Направленная магнитная энергия, применяемая при ТМС и магнитной судорожной терапии, иногда достигает столь же положительного эффекта. Но еще примечательнее то, что найдена плацебо-терапия, обеспечивающая те же неврологические улучшения в мозге [20]. Таким образом, вера в получение надлежащего лечения оказывает на функции мозга такое же воздействие, как медикаментозная, электрическая или магнитная стимуляционная терапия. Подробнее о том, как разум и психика могут повлиять на функции мозга, говорится далее в разделе, посвященном нейропластичности.