Вчені з'ясували, як максимально використати ресурси мозку

Нейроісследователі з Вищої школи економіки та університетської клініки Шаріте в Берліні запропонували метод, здатний передбачити, в які саме моменти обробка мозком інформації відбувається швидше.

Як пише журнал Neuroimage, цей метод дозволяє прогнозувати поведінкову реакцію на стимул на основі фази коливань, що реєструються за допомогою електроенцефалографії (ЕЕГ). Такий підхід, пов'язаний з можливим пред'явленням стимулу в найбільш чутливі для його обробки мозком тимчасові інтервали, може в перспективі знайти застосування в різних областях, включаючи терапію, навчання і спорт.

Навіть в стані спокою в мозку людини відбувається генерація складних коливань, які можна зареєструвати за допомогою ЕЕГ.

Деокупація півдня країни – як українські військові відвойовують території

Заборона на пересування країною для військовозобов'язаних – всі деталі

Ракетні удари по мирних українськиих містах - липень 2022

Ядерний тероризм Росії

Ці коливання мають різні частоти і реєструються приладами як зміни електричного поля, що генерується нейронами. Одна з популярних гіпотез пов'язана з тим, що здатність людини реагувати на різні стимули і в цілому переробляти інформацію залежить від того, на яку амплітуду або фазу коливань приходить сигнал.

Як пояснює один з авторів статті, провідний науковий співробітник Центру нейроекономіки і когнітивних досліджень НДУ ВШЕ Вадим Нікулін: "Уявіть, що людині в якості стимулів пред'являються слова, які потрібно запам'ятати. Цікавим видається той факт, що те, наскільки добре він запам'ятає слово, може залежати від параметрів сигналу, що передує пред'явленню слова. Або інший приклад: час старту на стометрівці у олімпійців – реакція на стартовий постріл може коливатися в діапазоні десятків мілісекунд. Це досить великий розкид у часі, з огляду на те, наскільки важливі ці самі мілісекунди на фініші. Навіть у одного атлета час реакції на стартовий стимул може варіювати дуже істотно. Те, наскільки швидко спортсмен реагує, може залежати від того, в якому стані перебував його мозок. В оптимальному для переробки інформації стані ми реагуємо на стимул швидше, в несприятливому нейрональної стані – повільніше. У свою чергу, оптимальний стан, що приводить до формування швидких реакцій, пов'язаний зі специфічними параметрами коливань".

Факт, що реакція людини у відповідь на стимул залежить від різних чинників, включаючи те, на яку фазу низькочастотних повільних коливань припав стимул, був відомий вченим раніше. Але зараз дослідникам вдалося розробити новий багатовимірний метод, заснований на максимізації залежності між фазою коливань і подальшої поведінкової реакцією. Вчені аналізували активність мозку людей, записану за допомогою 90 ЕЕГ-електродів, враховуючи при цьому, на відміну від попередніх робіт, багатовимірний розподіл параметрів коливань для більш точного передбачення часу реакції.

До вказівного пальця домінантною руки випробовуваних кріпили датчик, що фіксує м'язову активність у відповідь на подачу електричного стимулу на вказівний палець іншої руки. За допомогою електроенцефалограми в той же момент реєструвалися коливання, присутні в мозку постійно, але при цьому демонструють більшу варіативність. Автори показали, що швидкість реакції залежить від фази престімульних низькочастотних (<1 Гц) коливань.

На думку вчених, новий метод важливий в плані виявлення нейрональних процесів, що призводять до оптимального реагування на стимули. У прикладному аспекті це може бути актуально для професійних спортсменів, а також лікарів: наприклад, для розуміння патологічних нейрональних процесів, пов'язаних з хворобою Паркінсона, при якій хворі зазнають труднощів із запуском руху.

"Використовуючи більш чутливі методи екстракції нейрональних сигналів, ми можемо знайти ті фази нейрональних осциляцій, на тлі яких люди максимально використовують ресурси свого мозку, – вважає Вадим Нікулін. – А якщо пофантазувати і заглянути в майбутнє, то можна уявити і школу іноземних мов, де учні сидять в зручних електродних шапочках і освоюють нові слова, які пред'являються в періоди максимальної сприйнятливості мозку до нової інформації".