Синхронизация активности мозга улучшила рабочую память пожилых людей
Американские ученые выяснили, что снижение эффективности рабочей памяти в пожилом возрасте происходит из-за потери синхронизации активности некоторых участков мозга в тета- и гамма-диапазонах (от 4 до 8 и свыше 25 Герц соответственно). Как сообщается в статье, опубликованной в Nature Neuroscience, рабочую память можно восстановить с помощью неинвазивной стимуляции постоянным током, которая помогает снова настроить активность в соответствующих диапазонах.
Некоторые когнитивные функции требуют повышенной связанности между несколькими участками мозга. Такую связанность можно хорошо проверить с помощью регистрации потенциалов головного мозга — то есть электрической активности в определенном диапазоне. Например, во время использования рабочей памяти активность теменной зоны в гамма-диапазоне (от 25 Герц) синхронизуется с активностью тета-диапазоне (от 4 до 8 Герц) так, что амплитуда гамма-ритмов подстраивается под фазу тета-ритмов, а также синхронизация тета-ритмов во время когнитивных процессов наблюдается и между височными долями и префронтальной корой.
Если такая синхронизация ключевая для когнитивных процессов, то она должна нарушаться с возрастом, сопровождая естественный процесс когнитивного спада и нейродегенерации. Проверить это, а также посмотреть, можно ли настроить активность с помощью транскраниальной стимуляции, решили ученые под руководством Роберта Райнхарта (Robert Reinhart) из Бостонского университета.
В их эксперименте приняли участие 42 добровольца в возрасте от 20 до 25 лет и 42 человека в возрасте от 60 до 76 лет. В качестве основного задания на рабочую память ученые показывали участникам картинки в течение нескольких миллисекунд, после чего, после некоторой паузы (от трех секунд) показывали их еще раз: участникам необходимо было решить, отличается ли новое изображение от того, которое было показано до этого.
Поведенческие данные указали на то, что производительность рабочей памяти действительно снижается с возрастом (p < 0,001): молодые оценивали одинаковость изображений правильнее и быстрее, чем пожилые участники эксперимента. Активность мозга участников регистрировали с помощью ЭЭГ: электроды были расположены в области префронтальной коры и височных долей. Оказалось, что синхронизация тета- и гамма-ритмов в этих областях при выполнении задания действительно снижается в зависимости от возраста.
Далее ученые решили проверить, как изменится рабочая память участников при использовании транскраниальной стимуляции постоянным током (микрополяризация). Оказалось, что рабочая память пожилых участников при использовании активной стимуляции становилась лучше и была сравнима с рабочей памятью молодых участников эксперимента. Так как такого улучшения не наблюдалось при «пустой» (sham) стимуляции, ученые пришли к выводу, что регулирует улучшение рабочей памяти у пожилых людей именно восстановленная синхронизация участков мозга в тета- и гамма-диапазонах.
Ученые, таким образом, показали, что одним из биомаркеров когнитивного спада в пожилом возрасте может быть потеря синхронизации мозговой активности в префронтальной коре и височных долях. Этот процесс, отмечают они, при этом не является необратимым: восстановить потерянные функции можно с помощью стимуляции мозга, то есть поддерживания искусственной синхронизации на том уровне, который наблюдается у более молодых людей. Несмотря на то, что эффект от стимуляции продлился в течение нескольких минут после ее окончания, он все же не дал исследователям вернуть эффективность рабочей памяти пожилым участникам в долгосрочной перспективе — на это, по их мнению, должны быть направлены будущие исследования.
Избавляться от влияния процесса старения на мозг можно и с помощью некоторых ежедневных практик и изменения образа жизни. Например, несколько лет назад ученые показали, что задерживать старение мозга и когнитивный спад в пожилом возрасте помогают прочные социальные связи.
Елизавета Ивтушок
Эти данные важны для понимания эволюции коммуникации и речи
Исследовательницы из Великобритании изучили, насколько хорошо люди понимают жесты других гоминид. Они создали онлайн-игру, в которой люди смотрели видео с распространенными жестами шимпанзе и бонобо и выбирали возможное значение этих жестов из предложенных вариантов. Анализ данных 5656 участников показал, что люди хорошо распознают обезьяньи жесты. Эти результаты важны для понимания эволюции коммуникации и речи. Исследование опубликовано в PLOS Biology. Человеческий язык нужен не только затем, чтобы передавать информацию, но и чтобы передавать смысл. Мы используем язык преднамеренно, в отличие от вокализаций других животных, которые нередко являются просто реакцией на какой-то определенный стимул вроде близости хищника или пищи — и не важно, есть вокруг сородичи, или нет. Мы можем выбирать, говорить или не говорить что-то, как и когда это делать. Однако, по мнению ученых, было бы ошибкой полагать, что такая сложная форма коммуникации появилась у человека ни с того ни с сего. Все остальные гоминиды — орангутаны, гориллы, шимпанзе и бонобо — говорить как люди не могут, но используют звуки и жесты примерно схожим образом. Они также ориентируются на адресата и перестают демонстрировать жест, когда другая обезьяна делает то, что от нее хотят. Сейчас идентифицировано более 80 жестов гоминид, часть из которых у разных видов — общие. Люди, несмотря на близкое родство с шимпанзе и бонобо, жесты обезьян использовать, судя по всему, перестали. Но, возможно, мы просто слишком замаскировали это: тот факт, что мы жестикулируем ничуть не меньше в совершенно разных контекстах, может усложнять поиск нужных жестов в нашем репертуаре. Также недавнее исследование показало, что дети, которые еще не умеют говорить, могут использовать около 50 жестов из репертуара обезьян. Возможно, жесты других гоминид все еще доступны нам — хотя бы отчасти. Исследовательницы из Лаборатории диких умов (Wild Minds Lab) Сент-Эндрюсского Университета Кирсти Грэхэм (Kirsty Graham) и Кэтрин Хобейтер (Catherine Hobaiter) с помощью компьютерной игры проверили, как люди понимают самые распространенные жесты шимпанзе (Pan troglodytes) и бонобо (Pan paniscus). Ученые проанализировали данные 5656 участников, которые посмотрели 20 коротких видео, где обезьяна показывает какой-либо жест, и выбрали значение этого жеста из четырех предложенных вариантов. Участников случайным образом разделили на две группы: одна смотрела только видео с жестами, другая видела также краткое описание контекста — всего по одной строке. Каждое видео сопровождалось простой иллюстрацией жеста, которая помогала понять, что происходит на видео (неопытный зритель не всегда определяет это с первого раза) — примеры таких иллюстраций можно посмотреть здесь. Всего было 40 видео с жестами шимпанзе и бонобо, и каждая группа увидела по 20. Исследователи выбрали 10 наиболее распространенных типов жестов, значение которых было уже известно как у шимпанзе, так и у бонобо. У большинства (13 штук) жестов было одно значение, а у 4 типов жестов шимпанзе и 3 типов жестов бонобо — несколько. Исследователи определили главное (более частое) и дополнительное значение — оба эти значения предлагались среди вариантов. Так, например, жест «сильный громкий скрежет» (на видео обезьяна чешет себе бок) используется для инициирования груминга, в то время как «встряхивание объекта» (на видео обезьяна трясет ветви деревьев) — как для груминга, так и для совокупления. https://youtu.be/PWujWiRNV-A Бонобо трясет ветку дерева — такой жест обезьяны обычно используют как призыв к совокуплению Видео с разными жестами можно посмотреть на ютуб-канале Great Ape Dictionary, там есть большой плейлист с примерами жестов бонобо. А можно попробовать испытать себя и пройти ту самую игру, где нужно угадывать значения жестов — доступ к ней открыт, а данные не собираются (игра на английском). Участники исследования правильно распознавали значение жестов более чем в 50 процентах случаев — и такой результат нельзя объяснить случайным угадыванием (тогда процент был бы около 25). Если участникам предлагали краткое описание к видео, они чуть лучше распознавали жесты — но разница была совсем небольшой. Так, значение жеста «поднятие руки» участники определили верно почти в 90 процентах случаев: у шимпанзе он означает просьбу еды, а у бонобо — просьбу о грумминге, реже — просьбу нести его. Еще три жеста, включая «демонстрацию гениталий», которая у обоих видов означает призыв к сексу или к тому, чтобы быть дружелюбным, участники верно поняли в 75 процентах случаев. Единственным жестом, значение которого люди понять не смогли, было то самое «встряхивание объекта». Его основное значение и у шимпанзе, и у бонобо действительно неочевидное — приглашение к сексу; еще иногда шимпанзе используют его как сигнал «отойди от меня», а бонобо — как просьбу о грумминге. Возможно, нам просто хватает ума и сходства с другими приматами, чтобы понять, что они хотят сказать. Однако авторы полагают, что способность понимать жесты гоминид могла достаться нам от наших предков, которые их использовали. Тогда эти жесты могут быть частью эволюционно древнего общего словаря приматов — что очень вероятно в контексте формирования человеческой речи. Впрочем, и вокальные сигналы нечеловеческих приматов не так уж примитивны и могут рассказать нам что-то о формировании человеческой речи. А еще обезьяны могут учиться друг у друга новым формам вокализации или даже жестов.