Обучение пилотов попытались ускорить электричеством

Нейрофизиологи на треть улучшили скорость освоения навыков пилотирования, стимулируя соответствующие области мозга учеников слабыми электрическими импульсами. Отчет о работе публикует журнал Frontiers in Human Neuroscience, о ней же сообщает пресс-релиз Лабораторий HRL.
Транскраниальная микрополяризация (tDCS) позволяет активировать нейроны коры головного мозга с помощью закрепленных на коже черепа электродов, не требуя хирургического вмешательства, с помощью слабых токов. Ранее уже демонстрировалась способность tDCS повышать результативность выполнения задач на поиск скрытого изображения, пространственную и вербальную память, выработку моторных навыков. Однако для обучения столь сложному умению, как пилотирование, методика использована впервые.
Работу провели Мэтью Филипс (Matthew Phillips) и его коллеги из Лабораторий HRL – исследовательского центра, действующего под эгидой корпораций Boeing и General Motors. Ученые сосредоточили усилия на дорсолатеральной префронтальной зоне (DLPFC) передней коры больших полушарий. Эта область играет ключевую роль в принятии решений, функционировании рабочей памяти, она крайне важна для управления самолетом – и на ее нейроны авторы воздействовали с помощью tDCS. В качестве контролирующих экспериментов использовалась tDCS-стимуляция расположенной в лобных долях первичной моторной коры (М1), а также «плацебо» – прикрепление электродов подопытным без реального воздействия на их мозг.
Параллельно tDCS-стимуляции ученые следили за активностью нейронов DLPFC и М1 с помощью электроэнцефалографии и функциональной ближней ИК-спектроскопии, которая позволяет выяснить содержание окисленного и восстановленного гемоглобина в их капиллярах – и по расходу кислорода указать на наличие возбуждения в нервных клетках. «Мы измерили паттерны активности нейронов у шести опытных гражданских и военных летчиков, – поясняет Мэтью Филипс, – а затем "перенесли" эти паттерны новичкам, обучавшимся пилотированию на реалистичных симуляторах».
К участию в двойных слепых экспериментах привлекли 32 здоровых добровольца возрастом от 21 до 64 лет, правшей, которых случайным образом разделили на четыре группы. Первые получали стимуляцию префронтальной зоны, вторые – имитацию воздействия на нее, третьи – стимуляцию моторной коры, четвертые – имитацию этого воздействия. В течение четырех дней подопытные проходили обучение на летных тренажерах XForce Dream Simulator и X-plane 10 Flight Simulator в сочетании с транскраниальной стимуляцией – или ее имитацией. Кроме того, они выполняли упражнения с «задачей n-назад» для развития рабочей памяти, просматривали демонстрации посадок самолета, выполненных автопилотом, и, наконец, сами пытались сажать его.
Вряд ли можно сказать, что эффективность обучения группы, получавшей tDCS-стимуляцию дорсолатеральной префронтальной зоны, оказалась существенно выше, чем у контрольных групп. Это воздействие снижало разброс в результативности подопытных (включая «задачу n-назад», отклонения от курса и перегрузки при посадке самолета), а также ускоряло достижение приемлемых показателей. Так, хотя по итогам четвертого дня обучения результативность их оказалась приблизительно одинаковой, tDCS-стимулированные подопытные демонстрировали ее уже на третий день.
Пока что трудно сказать, насколько полезными будут эти находки в будущем – даже авторы работы признают, что «пока слишком рано подтверждать или отвергать» эффективность применения нового подхода в обучении. Для этого потребуется титаническая работа по выяснению поведенческих и нейрофизиологических механизмов, участвующих в обучении разным видам деятельности – а затем не менее титанический труд по поиску подходящих параметров для их стимуляции.

Роман Фишман