Стимуляция привела к снижению функциональной связности в сети пассивного режима работы мозга
Американские исследователи провели пилотное исследование транскраниальной фокусированной ультразвуковой стимуляции мозга на тридцати добровольцах. Ультразвуком невысокой мощности ученые через череп воздействовали на заднюю поясную кору испытуемых, что привело к снижению функциональной связности в сети пассивного режима работы мозга и увеличению чувства осознанности — эффектам, схожим с эффектами медитации. Результаты опубликованы в Frontiers in Human Neuroscience.
Сеть пассивного режима работы мозга, или сеть режима по умолчанию (default mode network), активируется в моменты, когда человек бодрствует, но не решает никаких внешних задач. Ее активность связана с блужданием ума, планированием, размышлениями о прошлом и будущем, в которых «я» является объектом мысли.
Нарушением регуляции сети по умолчанию сопровождаются различные состояния и расстройства, в том числе депрессия, СДВГ, РАС и шизофрения. Например, предполагается, что аномальная активность этой сети может усиливать размышления при депрессии. В таком случае, снижение активности сети по умолчанию может помочь скорректировать некоторые состояния. Подобного эффекта можно достичь с помощью медитаций — у опытных практиков в процессе медитации функциональная связность сети по умолчанию снижается. Вероятно, это связано не столько со снижением активности сети, сколько с увеличением способности контролировать и подавлять ее работу при необходимости.
Чтобы оценить причинно-следственную связь между активностью сети по умолчанию и внутренними процессами, можно использовать методы неинвазивной стимуляции мозга. Именно это решили сделать Брайан Лорд (Brian Lord) из Университета Аризоны и его коллеги. Чтобы снизить активность сети режима по умолчанию, ученые использовали транскраниальный фокусированный ультразвук (TFUS) — с его помощью они стимулировали заднюю поясную кору, входящую в сеть режима по умолчанию, у пятнадцати здоровых добровольцев. Пятнадцать человек из контрольной группы подвергались имитации ультразвуковой стимуляции.
Чтобы реальная стимуляция подавила нейронную активность в целевой области, ученые использовали ультразвук с низким рабочим циклом (5,26 процента). Луч был сфокусирован на расстоянии 55 миллиметров, что соответствовало среднему расстоянию от поверхности скальпа, где был установлен преобразователь, до задней поясной коры. До стимуляции, а также спустя 5 и 25 минут после нее, испытуемые прошли фМРТ-сканирование. Также до и после стимуляции участники отчитывались о своих субъективных ощущениях — своими словами описывали перемены в состоянии и проходили ряд опросов, которые включали Торонтскую шкалу осознанности, визуально-аналоговую шкалу настроения и шкалу самоанализа.
По данным фМРТ после активной стимуляции у испытуемых снизилась функциональная связность между несколькими узлами сети режима по умолчанию. Снижение связности наблюдалось между полушариями в поясной коре, а также между медиальной и дорсолатеральной префронтальной корой и задней поясной извилиной. Спустя пять минут после стимуляции снижение связности наблюдалось вдоль средней линии сети режима по умолчанию, а спустя двадцать пять минут эффекты распространялись дальше — на левую и правую нижние теменные доли, медиальные теменные доли и левый височный полюс. В контрольной группе никаких существенных эффектов не было выявлено, но некоторое снижение связности наблюдалось спустя пять минут в соматомоторных и дорсальных сетях внимания.
В группе, которая испытывала настоящую стимуляцию, также увеличились оценки по шкалам осознанности, любопытства и децентрации (последнее отражает улучшение способности отстраняться от своих мыслей и чувств, избегая отождествления с ними). Участники из группы фиктивной стимуляции также отмечали повышение осознанности и любопытства, однако эффекты были не такими сильными. Ультразвуковая стимуляция также снизила оценки глобальной бодрости.
Почти все участники (одиннадцать из пятнадцати) из экспериментальной группы предположили, что они испытывали настоящую стимуляцию; из группы фиктивной стимуляции так ответили только трое. Изменения в психическом состоянии заметили две трети испытуемых из экспериментальной группы и треть — из группы фиктивной стимуляции. Также участники после транскраниальной ультразвуковой стимуляции отмечали ряд эффектов, произошедших в их «внутреннем пространстве для разговоров и размышлений»: «меньше мыслей», «менее блуждающий разум», «большее спокойствие», «меньше усилий для размышлений» и другие. Испытуемые из группы фиктивной стимуляции отмечали более «спокойное» и «текучее» состояние мыслей, а также возможность «организовать свои мысли на день».
Авторы пришли к выводу, что транскраниальный фокусированный ультразвук при воздействии на заднюю поясную кору может нарушить активность сети режима по умолчанию и вызвать субъективное повышение осознанности. В будущих исследованиях необходимо будет попытаться воспроизвести полученные эффекты на большей выборке, с более точными методами нацеливания и с разной интенсивностью ультразвука. Это позволит подобрать наиболее оптимальные параметры для нужной нейромодуляции.
Ранее исследователи выяснили, что неинвазивная стимуляция правой префронтальной коры лазером улучшает рабочую память людей — в экспериментах использовали свет с длиной волны 1064 нанометра.