Разные - Журнал «ОТКРЫТИЯ И ГИПОТЕЗЫ», 2012 №1

В 2000-е годы начало складываться понимание, за счет чего возникает наблюдаемый эффект от tDCS. Постоянный ток создает в ткани мозга электрическое поле, которое изменяет разность потенциалов между сторонами клеточных мембран. Так называемая «анодная» стимуляция, при которой ток направлен к электроду, приводит к деполяризации нейронов, в результате чего повышается их готовность ответить на поступивший сигнал от других клеток. Соответственно, «катодная» стимуляция, при которой ток течет от электрода, вызывает противоположный эффект, увеличивая разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембран и тем самым снижая возбудимость нейронов. Совсем недавно нейрофизиологам из Калифорнийского технологического института удалось экспериментально показать, что внеклеточные электрические поля действительно изменяют характеристики потенциалов действия нервных клеток.

Согласно фармакологическим исследованиям, в районе синаптических контактов под воздействием электрического тока увеличивается производство NMDA-рецептора. Это усиливает пластичность нервной ткани, временно придавая ей состояние, при котором нейроны склонны перестраивать свои соединения в ответ на внешний стимул, такой как обучение новому поведению. Например, в 2009 г. Леонардо Коэн из Национального института неврологических расстройств (Мэриленд, США) показал, что tDCS улучшила способность испытуемых обучаться простым упражнениям на координацию, причем это улучшение сохранялось спустя три месяца после эксперимента.

Помимо ускорения процессов обучения, стимуляция мозга оказывает влияние на ряд других свойств психики. В частности, эту методику всерьез рассматривают как перспективное средство для лечения депрессий, посттравматических стрессов, задержек речевого и психического развития, других нервных расстройств. В 2007 г. Фелипе Фрейни из Центра неинвазивной стимуляции мозга (Бостон, США) и Паоло Боджо из Университета Маккензи (Сан-Паоло, Бразилия) открыли любопытный эффект tDCS.

Оказалось, что воздействие постоянным током на область, расположенную выше виска, так называемую дорсолатеральную префронтальную зону, приводит к тому, что человек становится менее готовым к принятию рискованных решений. В рамках эксперимента ученые попросили студентов поиграть в незамысловатую игру, где нажатие на клавишу наполняло воздухом изображенный на экране воздушный шар. Чем сильнее получится раздуть шар, тем больше виртуальных денег достается участнику. В то же время, если шар лопнет, все накопления теряются.

Испытуемые, к которым применялась tDCS, вели себя более осторожно и останавливались раньше тех, кто не подвергался воздействию. По словам Боджо, этот результат можно использовать для лечения разного рода зависимостей, при которых людям не достает «тормозящего контроля» своих поступков.

Эти и ряд других аналогичных экспериментов позволяют заключить, что даже слабого и непродолжительного, как в случае tDCS, воздействия поля на мозг достаточно, чтобы улучшить его работоспособность. Вместе с тем неизбежно возникают, по меньшей мере, два вопроса: 1) почему более эффективный режим в естественных условиях выключен и 2) насколько велик потенциал стимуляции в плане усиления когнитивных способностей человека. В целом об ответах говорить пока рано, однако эксперименты нейробиолога Аллана Снайдера дают на этот счет определенную пищу для размышлений.

Профессор Снайдер руководит Центром по изучению сознания в Сиднее (Австралия). Он утверждает, что каждый из нас обладает возможностями, которые демонстрируют так называемые саванты, люди с экстраординарными способностями. В нормальном мозгу эти возможности присутствуют, но подавлены высокоуровневой обработкой информации, организующей целостное смысловое восприятие. У савантов же доступ к сырым, необработанным данным не блокирован, и они пользуются непосредственно тем, что содержит мозг. К сожалению, чаще всего такой открытый доступ сопровождается аутизмом, однако бывают исключения. Например, умственно и психически здоровый Орландо Серелл стал помнить подробности каждого дня своей жизни после того, как в возрасте 10 лет ему в голову попал бейсбольный мяч.

У обычного человека высокоуровневую блокировку можно временно снять методом низкочастотной магнитной стимуляции. В экспериментах Снайдера магнитные импульсы направлялись в левую переднюю височную долю испытуемых, после чего у них наблюдались заметные улучшения способностей в рисовании, чтении и счете. Эта зона участвует в семантической обработке и формировании категорий, а магнитное воздействие в чем-то аналогично временному подавлению этой области. В результате, как предполагает Снайдер, высвобождается активность правого полушария, и человек начинает воспринимать поток низкоуровневых данных, идущих оттуда.

Профессор предполагает, что фотографическая память, перемножение чисел в уме, умение хорошо рисовать и прочие способности савантов, — все это свойства, характерные для любого мозга. За исключением того, что саванты имеют к ним доступ, а у остальных он перекрыт активностью левого полушария. Но гипотетически можно научиться воздействовать на мозг таким образом, чтобы снять искусственное торможение и получить эти удивительные возможности. Если Снайдер прав, нас ожидают времена, когда в распоряжении людей появится когнитивный усилитель, и они будут использовать его в своей деятельности.

Применение магнитной стимуляции, как и транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS), представляют собой непроникающие методы воздействия, которые помимо очевидных достоинств имеют один недостаток. Вследствие того, что источник поля располагается на поверхности черепа, затронутым оказывается лишь небольшой слой коры, дальше которого стимуляция не оказывает никакого влияния. Однако в мозгу существуют структуры, находящиеся достаточно глубоко, и подача электрического тока на них также приводит к удивительным и благотворным для человека результатам. Чтобы добраться до этих структур, ученые используют метод глубокого вживления электродов в ткань мозга.

В отдельных случаях, если в мозг вставить электрод и подать на него напряжение, у человека пробуждаются неожиданные воспоминания. Первым это зафиксировал Уайлдер Пенфилд в 1950-х. Он лечил пациентов от эпилепсии с помощью глубокой электростимуляции. Во время процедуры люди оставались в сознании и подробно описывали свои ощущения. При подаче тока перед их глазами возникали различные сцены из их жизни. Прошлое буквально врывалось в настоящее: пациенты видели происходящее, слышали голоса, звуки, запахи. Они узнавали своих знакомых, родственников, окружающую обстановку, могли назвать точное место в городе, где «находились» в тот момент. При этом отдавали себе отчет в том, что в реальности лежат на операционном столе в Монреале.