Стимуляция переменным током ускорила рабочую память

Известно, что ключевым свойством нейрона является возбудимость — способность генерировать электрический потенциал в ответ на стимуляцию. Объединение и синхронизация такой активности формирует ритмы мозга, в частности альфа-, бета- и тета-ритмы, соответствующие определенным состояниям сознания. По одной из гипотез, этими ритмами частично опосредуются межнейронные взаимодействия, связанные с решением различных задач. Как следствие, многие когнитивные процессы зависят от слаженной работы этих ансамблей.

Регистрация нейронной активности и ритмов мозга проводится с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Однако наряду с фиксацией сигналов существует возможность обратного процесса, задача которого — повлиять на происходящее в мозге. Прошлые работы показали, что с этой целью может применяться транскраниальная электростимуляция (ТЭС): так, ранее стало известно, что метод позволяет улучшить кратковременную память пациентов с шизофренией. При этом до сих пор в ТЭС зачастую использовался постоянный ток.

Чтобы выяснить, как влияет на мозг и когнитивные способности стимуляция переменным током (tASC), ученые из Имперского колледжа Лондона провели два эксперимента с рабочей памятью. В ходе работы 41 испытуемый выполнял одну из двух методик: задачу «выбор-реакция» или задачу «n-назад». По условиям первой, добровольцы должны были максимально быстро нажимать кнопки, соответствующие направлению стрелок, указывающих вправо или влево. Задача «n-назад» заключалась в том, что участнику предъявлялась последовательность стимулов и он должен был подавать сигнал каждый раз, когда текущий стимул совпадает с показанным n-шагов (один или два шага) назад.

Во время тестов авторы разместили электроды над участками мозга, которые ассоциируются с рабочей памятью: нижней теменной долей и средней лобной извилиной правого полушария. С помощью tASC они стимулировали эти области в унисон с тета-ритмом — он также связывается с активацией рабочей памяти. Анализ показал, что такая электростимуляция значительно повышает скорость выполнения задачи «n-назад», вплоть до того, что самостоятельно нивелирует показатель между простой «1-назад» и более сложной «2-назад».

На втором этапе исследователи изучили активность мозга испытуемых методом функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) во время выполнения заданий при электростимуляции в унисон или диссонанс тета-ритму. Синхронизирующая стимуляция усилила функциональную связь между нижней теменной долей и средней лобной извилиной, что, по мнению ученых, может объяснить повышение эффективности при прохождении тестов.

В последние годы различные варианты транскраниальной стимуляции мозга все чаще используются в экспериментах. Так, осенью американские специалисты испытали метод для повышения скорости реакции военных летчиков. Позднее транскраниальная стимуляция магнитным полем помогла обнаружить четыре подтипа клинической депрессии — психического заболевания, которое, как предполагалось, не нуждается в дополнительной типизации.