Ультразвук делает людей внимательнее

Ученые обнаружили, что ультразвуковая стимуляция мозга повышает способности людей к восприятию изображений и звуков. Расширение сенсорных возможностей позволяет слышать и видеть гораздо больше, чем обычно.

Доцент Уильям Тайлер из научно-исследовательского института Virginia Tech Carilion изучает воздействие ультразвука на области мозга, ответственные за обработку тактильных сенсорных входов. Как известно, дельфины, летучие мыши, богомолы и другие живые организмы используют ультразвук в качестве инструмента сенсорной системы. Исследование Уильяма Тайлера показывает, что ультразвук, направленный на определенный участок мозга, также может существенно усиливать восприятие человека.

Ученые использовали технологию транскраниальной стимуляции мозга ультразвуковыми волнами низкой интенсивности. Эта технология не требует каких-либо хирургических операций (ультразвук легко проходит сквозь кости черепа) и позволяет стимулировать относительно небольшие участки мозга – размером около 1 см. С помощью транскраниальной стимуляции уже удавалось улучшить запоминание и творческие способности. Теперь, как оказалось, ультразвук может обеспечить беспрецедентное улучшение способности мозга обрабатывать сенсорную информацию.

Транскраниальная ультразвуковая стимуляция позволяет расширить восприятие человека

В ходе экспериментов, ученые направили пучок сфокусированного ультразвука в область коры головного мозга, которая обрабатывает сенсорную тактильную информацию, полученную от руки. Чтобы стимулировать срединный нерв, проходящий через запястье, ученые поместили на запястье небольшой электрод. Реакция мозга на импульсы, посылаемые электродом, записывалась с помощью электроэнцефалографии.

Ученые обнаружили, что ультразвук ослабил мозговые волны, отвечающие за кодирование тактильных ощущений. Ожидая снижение чувствительности органов чувств, ученые провели ряд классических тестов на восприятие: тест на распознание близлежащих объектов (две точки), а также тест на распознание частот различных звуковых сигналов.

Результаты тестов оказались неожиданными: ультразвуковая стимуляция значительно улучшила способности различать предметы и звуки. «Результаты экспериментов удивили нас, - говорит Уильям Тайлер. - Несмотря на то, что мозговые волны, связанные с тактильной стимуляцией, ослабли, люди стали ощущать все намного острее».

Почему подавление реакции мозга на сенсорную стимуляцию усиливает восприятие? Пока точного ответа на этот вопрос нет, но Тайлер предполагает, что ультразвук влияет на неврологический баланс. Ультразвуковая стимуляция изменяет соотношение синаптического торможения и возбуждения между соседними нейронами в пределах коры головного мозга. Изменение баланса возбуждения, обработки и торможения сенсорных стимулов предотвращает распространение возбуждения в коре мозга и в результате наблюдается улучшение восприятия.

Основываясь на выводах данного исследования, исследователи полагают, что ультразвук имеет большую пространственную разрешающую способность, чем два других неинвазивных вида стимуляции: транскраниальной магнитной стимуляции и транскраниальной прямой стимуляции током (через электроды, размещенные на голове).

Исследование Тайлера и его коллег находится на переднем крае разработки новых безопасных, но эффективных неинвазивных способов управления обработкой потоком информации, поступающим в человеческий мозг. В будущем это позволит гибко регулировать возможности нашего мозга в зависимости от текущих потребностей. Кроме того, новая технология может использоваться для высокоточной активации конкретных нейронных цепей. Это необходимо для лечения целого ряда нейродегенеративных и поведенческих расстройств, психических заболеваний. Также, транскраниальная стимуляция ультразвуком поможет исследовать функцию здорового человеческого мозга и ответить на важные вопросы: каким образом происходит мышление, познание, принятие решение и т.д.