"Мы предполагаем, что для поддержания способности эффективно обрабатывать информацию в течение долгого времени мозг регулирует число нейронов, вовлекаемых в этот процесс. Биологическая обратная связь позволяет управлять этим процессом", – рассказывает Александр Храмов из Саратовского государственного технического университета.
В последние 10 лет нейрофизиологам удалось совершить настоящий прорыв в области создания нейроинтерфейсов – набора микрочипов, особых электродов и компьютерных программ, позволяющих подключать к мозгу человека и животных кибер-конечности, искусственные глаза и даже те органы чувств, аналогов которых нет в природе – тепловизоры и рентгеновизоры.
Возможности нейроинтерфейсов не ограничиваются протезами. К примеру, в марте 2013 года бразильские и американские ученые смогли объединить мозг двух крыс, живущих в тысячах километров друг от друга, в своеобразную "локальную сеть", или, как назвали эту конструкцию сами ученые, "органический компьютер", и научить их обмениваться информацией.
Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Храмов и его коллеги из России и Испании нашли еще одно необычное применение подобным компонентам будущих "киборгов", используя их в качестве своеобразной системы обратной связи, позволявшей их обладателям следить за тем, насколько оптимально работает их мозг.
Его команду, как отмечает Храмов, интересовало то, почему внимание человека притупляется, а скорость его реакции сильно падает при исполнении различных рутинных задач, не требующих больших умственных или физических усилий. Яркий пример этого – водители-дальнобойщики, засыпающие при езде по пустой ночной дороге.
Нейрофизиологи достаточно давно предполагают, что подобная "умственная усталость" связана с тем, что мозг не может постоянно концентрировать внимание на одной и той же задаче на протяжении неограниченно долгого времени. Почему это так, ученые спорят уже очень долгое время.
Храмов и его коллеги попытались ответить на этот вопрос, собрав группу из трех десятков студентов университета, согласившихся временно стать "киборгами" и поучаствовать в опытах на тренировку внимания.
Российские исследователи не стали встраивать электроды в их центры внимания и памяти, расположенные в затылочной и теменной коре. Они просто "подключили" добровольцев к высокоточной системе ЭЭГ, позволявшей следить за активностью этих регионов мозга без проведения каких-либо операций.
Ученые поставили перед студентами простую задачу – классифицировать неоднозначные изображения, выбирая один из двух возможных вариантов. Изображения показывались на экране монитора в течение секунды. За это время испытуемый должен был принять решение и нажать на соответствующую кнопку на джойстике.
В общей сложности, добровольцам пришлось классифицировать несколько сотен таких картинок, что быстро превратило эксперимент в скучную рутину для них. В половине случаев, как отмечает Храмов, студенты могли следить за уровнем активности своего мозга, а в других – не обладали подобной возможностью.
Картинка: экспериментальная конструкция: a) испытуемый выполняет визуальное задание, которое включает восприятие и первичную обработку информации. Сигналы ЭЭГ регистрируются в теменной и затылочной областях и обрабатываются в режиме реального времени. Обратная связь осуществляется через аудиосигнал, информирующий испытуемого о состоянии когнитивного утомления; б) расположение пяти записывающих электродов на коже головы. Источник: Александр Храмов
Эти наблюдения раскрыли несколько интересных деталей, связанных с тем, как работают центры внимания в нашей голове. Во-первых, выяснилось, что уровень активности в этих регионах мозга не просто падает или вырастает, а меняется волнообразным образом при исполнении рутинных действий.
Это говорит о том, что нейроны, отвечающие за восприятие и обработку визуальной информации, могут максимально эффективно работать в течение очень ограниченного промежутка времени, после чего им требуется время на восстановление. Как правило, студенты поддерживали максимальную концентрацию внимания крайне недолго, около 1,5-2 минут.
Во-вторых, этот "цикл", как обнаружили Храмов и его коллеги, можно легко "взломать", продлив период максимального внимания на 50-90 секунд. Для этого необходима простая вещь — человек должен знать о том, насколько активно работают клетки в его центре внимания.
С чем это связано? По мнению исследователя, наличие "обратной связи" помогает мозгу оптимальнее управлять активностью нейронов, используя меньшее число клеток для обработки визуальной информации и поддержания концентрации. Это несколько уменьшает "качество" работы, но позволяет центру внимания оставаться на пике формы заметно дольше.
Подобные стимуляторы активности мозга, по мнению авторов статьи, могут пригодиться авиапилотам, диспетчерам и прочим специалистам, от чьей скорости реакции и внимательности зависит жизнь многих других людей.
