Наука

increasing_honesty_in_humans_with_noninvasive_brain_stimulation_fig1_703

Честность можно стимулировать слабым электрическим током

Ранее было показано, что определенный участок правой дорзолатеральной префронтальной коры (пДЛПФК) возбуждается у людей, когда они решают совершить честный, но невыгодный им поступок. Эксперименты, проведенные с использованием двойного слепого метода, показали, что поведение людей можно сделать более честным, если повысить возбудимость нейронов пДЛПФК при помощи транскраниальной микрополяризации, прикладывая анод к правой верхней части лба. Эффект проявляется только в том случае, если речь идет о выборе между честностью и личной выгодой (но не выгодой других людей), и только у тех испытуемых, которые на сознательном уровне считают нечестное поведение в данной ситуации аморальным. Результаты согласуются с предположением о том, что в ходе антропогенеза у людей сформировались специализированные нейронные структуры, отвечающие за просоциальное поведение в ущерб личной выгоде. Благополучие общества сильнейшим образом зависит от честности людей, то есть от их способности соблюдать принятые (и, как правило, выгодные обществу) правила поведения, даже когда они вступают в противоречие с личной выгодой. Общество далеко не всегда способно контролировать честность граждан, что создает предпосылки для разнообразных проявлений эгоизма и жульничества. Вред, приносимый обществу подобными проявлениями, огромен (например, по данным World Bank Institute, чиновники в богатых и развивающихся странах берут взяток на сумму 1 триллион долларов ежегодно). Часто нас сдерживает риск разоблачения и забота о своей репутации, однако по мере роста анонимности ситуации вероятность затратного просоциального поведения стремительно снижается (см.: В присутствии нарисованных глаз люди ведут себя лучше, «Элементы», 11.03.2011). К счастью, люди порой проявляют честность даже в полностью анонимных ситуациях, когда жульничество заведомо не может быть разоблачено. Похоже, у некоторых из нас действительно есть что-то вроде совести или «морального закона во мне», существование которого так удивляло и восхищало Иммануила Канта. Феномен честности активно изучается психологами, социологами и биологами (см. ссылки в конце новости). Не вызывает сомнений, что наша честность определяется отчасти культурой (средой, воспитанием), отчасти — эволюционно обусловленными врожденными задатками (см.: Гены управляют поведением, а поведение — генами, «Элементы», 12.11.2008). Впрочем, это лишь общие слова, справедливые едва ли не для всех важных психологических и поведенческих признаков. О нейрологических основах честности известно немного. Между тем для понимания ее природы и эволюционных корней очень важно выяснить, существуют ли в мозге специализированные участки или нейронные сети, отвечающие именно за эту поведенческую особенность. Рис. 1. Транскраниальная микрополяризация — метод, позволяющий регулировать возбудимость нейронов при помощи слабого постоянного тока. Под анодом возбудимость нейронов повышается, поскольку происходит частичная деполяризация мембран; под катодом возбудимость снижается из-за гиперполяризации. Справа красным прямоугольником обозначена область, куда прикладывали электрод (влажную губку размером 5 × 7 см). В опытной группе это был анод, в контролях — либо катод, либо плацебо (ток не включали). Красными пятнышками показаны координаты участка правой дорзолатеральной префронтальной коры, возбуждающегося при принятии решения о честном поступке в ущерб личной выгоде. Из-за индивидуальной изменчивости координаты этого участка у разных людей слегка различаются, поэтому пятнышек несколько, хотя участок один и тот же. Электрод располагался таким образом, чтобы покрыть все возможные позиции. Второй электрод размером 10 × 10 см прикладывали к макушке. Его большая площадь исключала возможность заметного влияния на работу коры. Изображения с сайта bipolarnews.org и из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в PNAS Ранее было показано, что выбор между честностью и личной выгодой связан с активностью правой дорзолатеральной префронтальной коры (пДЛПФК) (J. D. Greene, J. M. Paxton, 2009. Patterns of neural activity associated with honest and dishonest moral decisions). Может быть, там и расположен искомый «центр честности»? В таком случае логично предположить, что искусственная стимуляция этого участка коры будет способствовать честному поведению. Чтобы это проверить, швейцарские и американские психологи воспользовались методом транскраниальной микрополяризации (см. также: Transcranial direct-current stimulation). Метод основан на том, что слабый постоянный ток (в данном случае использовали ток силой 1,5 мА), пропускаемый через голову, повышает возбудимость нейронов под анодом и снижает ее под катодом (рис. 1). В эксперименте приняли участие 145 добровольцев — студентов Цюрихского университета. Их разделили на три примерно равные группы: опытную и две контрольных. Всем студентам прикрепили к голове два электрода. У первой

brainstim-figure

Электростимуляция мозга улучшает умственные способности, креативность и память здоровых людей

Технология tDCS – транскраниальная стимуляция постоянным током – изучается уже более 20 лет и успешно применяется в клинике для восстановления после инсульта, лечения депрессии и хронической боли. Однако исследования последних 6-7 лет показывают, что она может быть полезна и для здоровых людей. Статья Дугласа Фокса, опубликованная в 2011 году в ведущем научном журнале «Nature», впервые рассказала широкой публике о том, что tDCS может улучшать обучаемость, память и снижать склонность здоровых людей к риску. С тех пор количество исследований tDCS неуклонно растет, открывая все новые области применения этой технологии. Креативность и решение нетривиальных задач Например, несколько месяцев назад ученые из Джорджтаунского университета Вашингтона опубликовали исследование, показывающее, что tDCS улучшает креативность мышления. Участники эксперимента – здоровые молодые люди со сходным образованием и уровнем интеллекта – должны были находить ассоциативные связи между разными наборами слов. И те из них, кто подвергался электростимуляции, находили гораздо более нетривиальные аналогии. Способность tDCS увеличивать креативность изучается уже более 5 лет. В 2012 году группа австралийских ученых из Университета Сиднея обнаружила, что tDCS помогает решать сложные, ранее неразрешимые задачи. Использовался тест, с которым большая часть людей не в состоянии справиться: соединить 4-мя линиями 9 точек, не отрывая руки. Ни один из участников не сумел решить задание до стимуляции, однако tDCS привела к тому, что 40% (!) испытуемых сумели найти правильный ответ. Ведутся исследования и о влиянии tDCS на способность решать математические задачи. В 2010 году исследователи из Института Когнитивных Нейронаук Лондона провели эксперимент, в котором здоровые добровольцы выполняли математические операции с выдуманными символами, обозначавшими цифры от 1 до 9. Выяснилось, что tDCS способствовала более быстрому запоминанию новых символов и приводила к лучшим результатам в решении задач, причем эффект от стимуляции сохранялся на протяжении полугода. Как действует tDCS? Механизм, лежащий в основе действия tDCS довольно прост. К голове прикладываются электроды, через которые проходит слабый ток постоянной силы (1-2 миллиампера), воздействующий на определенные участки мозга. Сила тока оказывается слишком мала, чтобы активировать нейроны. Однако все же она существенно меняет их физиологическое состояние, делая их более или, наоборот, менее склонными к активации, в зависимости от типа воздействия. Способность нейронов активироваться зависит от разности потенциалов на их мембране; именно ее и изменяет tDCS. В случае положительного заряда на электроде («аноде») –разность потенциалов снижается, что увеличивает вероятность возбуждения нейрона в случае поступления внешнего сигнала. В случае отрицательного заряда электрода («катода») возбудимость нейронов, наоборот, падает. Для того чтобы получить желаемый эффект (например, увеличить способности к математике или скорость реакции), необходимо правильно выбрать зоны мозга, и разместить на них электроды с соответствующим зарядом. Варианты применения tDCS очень разнообразны, и, по сути, ограничиваются только знанием функций различных областей мозга. Обучение и память В 2010 году исследовательская группа из Нью-Мексико провела громкое исследование, где показала, что tDCS ускоряет обучение «DARWARS Ambush!» – видеоигре, разработанной специально для подготовки американских солдат. Люди обследуют виртуальные пейзажи на наличие препятствий – тени, отбрасываемой снайпером или самодельного взрывного устройства, и должны как можно быстрее на них реагировать. Оказалось, что добровольцы, на которых во время тренировок воздействовали tDCS, демонстрировали более высокие результаты. tDCS упоминается и в другом исследовании Военных сил США. В 2011 году появилось сообщение о том, что электростимуляция успешно улучшает обучаемость американских пилотов, проходящих тренировки на видео-симуляторах. Более 10 исследований показывают, что tDCS увеличивает эффективность освоения иностранных языков. Для «чистоты» эксперимента добровольцы изучали выдуманные языки. Оказалось, что после проведения tDCS они лучше запоминали новые слова, а также их речь становилась более

54dc0c97290b6bd939b040d0065d6ea1

Электростимуляция мозга вывела пациентов из комы

Люди, долгое время пребывавшие в состоянии минимального сознания, начали двигаться и реагировать на окружающих. Отчет о клинических испытаниях метода транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS) на 16 пациентах, перенесших травму головного мозга, опубликован в журнале Brain Injury. Метод tDCS заключается в стимуляции нейронов различных отделов мозга с помощью очень слабого постоянного тока. Для этого на голову пациентов надевают шапочку с электродами, крепящимися к соответствующим участкам черепа. Ранее было доказано, что под влиянием тока меняется возбудимость нейронов, то есть их способность передавать импульсы. В 2014 году неврологи из Льежского университета (Бельгия) протестировали метод tDCS на 13 пациентах в состоянии минимального сознания (когда у человека частично сохраняются навыки взаимодействия с окружающей средой) и двух пациентах в вегетативном состоянии (с отсутствием реакции на внешние раздражители). Воздействие оказывали на префронтальную кору головного мозга, которая отвечает за функции высшей нервной деятельности. Под влиянием однократной электростимуляции к пациентам на несколько часов частично вернулось сознание — они начали следовать инструкциям и даже отвечать на вопросы, целенаправленно двигая глазными яблоками, руками и другими частями тела, но затем их состояние стало прежним. На этот раз ученые провели более длительные испытания метода tDCS, в которых приняли участие 16 пациентов в состоянии минимального сознания. Это состояние сохранялось у пациентов не менее трех месяцев до начала испытаний, что делало спонтанное излечение маловероятным. В ходе испытаний в течение пяти дней подряд участники ежедневно получали 20-минутный сеанс воздействия слабого тока. После завершения сессии у девяти участников отметили существенное улучшение состояния — они начали выполнять команды, распознавать объекты, совершать осознанные движения. Двое из них даже начали общаться с исследователями. «Они не могли говорить, но мы могли задать вопрос, например “Тебя зовут Дэвид?”, — и пациент отвечал «да» или «нет», двигая частью своего тела — языком или ступней, — приводит рассказ одного из авторов исследования, Авроры Тибо (Aurore Thibaut) журнал New Scientist. — Мы получили правильные ответы на все вопросы, которые задавали». Что самое важное, эффект сохранялся целую неделю после последнего дня стимуляции. По словам Тибо, электростимуляция не только активизировала нейроны префронтальной коры, но усилила связи между другими областями мозга пациентов. Теперь исследователям необходимо доказать безопасность длительного использования метода tDCS — хотя его применение на протяжении пяти дней никаких опасных побочных эффектов не выявило, пока не ясно, что произойдет, если стимулировать мозг в течение, например, трех месяцев. Если никаких негативных последствий не обнаружится, метод tDCS можно будет применять даже в домашних условиях. Для этого будет достаточно научить пользоваться прибором родственников людей, находящихся в коме, полагают ученые. Ранее в мозге была обнаружена зона, где рождается сознание. Опубликовано 16 мая в новостях Mail.ru
43e3d31a58116a

«Электрический допинг»: новый тренд в спорте высоких достижений

Игроки американской бейсбольной команды «Сан-Франциско Джайентс» — между прочим, трёхкратные победители Мировой серии — не скрывают, что употребляют допинг. Любопытно, что все пробы спортсменов будут «чистыми», ведь они не употребляют таблетки, им не делают уколы. Им проводят трансканиальную электростимуляцию головного мозга — tDCS. Учёный Джеофф Хэд, работающий с командой, заявил, что если процедура поможет команде занять высокую позицию в конце сезона, игроки открыто признаются в употреблении «электрического допинга». А вот Тайлер Бид, который выступает за «молодёжку» клуба, уже успел положительно оценитьрезультаты tDCS и даже отметил, что своим успехам в 2016 году он обязан именно технологии электростимуляции. Не секрет, что все люди принимают допинг по-своему. Это чашка кофе в семь утра, сигарета в обеденный перерыв, шоколадка перед сном. Но нас за это не лишат премии и не отправят на допинг-пробу, не уволят с работы и не унизят перед всей страной. У спортсменов ситуация совсем иная: путь к золотым медалям усыпан пробирками, анализами и тестами. Но наука не стоит на месте — есть ли способ стать чемпионом без таблеток, так, как это пытается сделать бейсбольный клуб из Сан-Франциско? Принцип электростимуляции мозга: Оригинальное решение нашли американские учёные, разработав технологию электрического допинга. Метод заключается в следующем: на голову одевают устройство с электродами, стимулирующими слабым током моторную кору мозга, которая отвечает за физическую активность. Такая технология называется трансканиальной электростимуляцией — tDCS. Получается, что мозговая стимуляция помогает спортсмену лучше справляться с огромной физической нагрузкой, бороться с усталостью и быстрее восстанавливаться после травм. Американские спортсмены уже давно используют tDCS — например, на Олимпийских играх в Рио-де-Жанейро сборная США заявила, что некоторые атлеты «принимали» совсем другой допинг — электрический. И это абсолютно законно, ведь Международный Олимпийский комитет или ВАДА (Всемирное антидопинговое агентство) пользоваться технологией электростимуляции мозга не запрещают. В Америке спортсмены используют специальный прибор, получивший название HALO. В России ученые разработали аналог подобного устройства, который использует ту же самую технологию — нейростимулятор Brainstorm. Что говорят ученые Многочисленные эксперименты доказали, что «электрический допинг» снижает мышечную усталость и повышает выносливость спортсмена. Ассоциация лыжного спорта и сноуборда США, совместно с калифорнийскими учеными, решила проверить действие tDCS на спортсменах американской сборной, среди которых были и участники Олимпийских игр. Результаты эксперимента вызвали невероятное удивление и у атлетов, и у спортивных чиновников. Сначала ученые решили выяснить, как электрическая стимуляция мозга может помочь лыжникам улучшить технику прыжка с трамплина и бороться с усталостью. В ходе эксперимента лыжники разделились на две группы: у четверых спортсменов проводили электростимуляцию мозга, а у трёх только имитировали. В течение двух недель, четыре дня подряд спортсмены оттачивали технику прыжка на тренировочной платформе. Выяснилось, что те прыгуны с трамплина, которые использовали «электрический допинг» увеличили свою силу отталкивания на 70% и улучшили координацию движений на 80% по сравнению со теми спортсменами, которые испытывали эффект плацебо. Спортсмен, который использует tDCS, абсолютно «чист» — в его допинг-пробе ничего не найдут, ведь в этом случае результат достигается активацией естественных систем мозга, а не количеством съеденных таблеток. На этом действие «электрического допинга» не ограничивается. Оказывается, электростимуляция мозга не только помогает спортсменам добиваться более высоких результатов, но и делает их более выносливыми к большим физическим нагрузкам. Ученые из Великобритании провели следующий эксперимент: 12 добровольцев разделили на две группы. Первая группа принимала «электрический допинг», у второй электростимуляцию мозга изображали. Выяснилось, что во время тренировки первая группа могла крутить педали на две минуты больше своих оппонентов, при этом не чувствуя себя слишком усталыми. Похожие данные получили исследователи из Бразилии: при

b1505f5d54dd4c7dab9a4102bc88198e

Биохакинг мозга: куда располагать электроды, чтобы стать умнее?

Сейчас в поле зрения общественного внимания попадает всё больше исследований tDCS – транскраниальной стимуляции постоянным током. Довольно большое количество научных работ последних лет демонстрируют, что tDCS может улучшать когнитивные способности не только при лечении болезней, но и у совершенно здоровых людей. Среди них – реакция, внимание, память и обучение иностранным языкам. Успехи научных исследований привлекли внимание DIY сообщества, которое взяло технологию на вооружение и стало активно применять tDCS на себе. Однако ключевой момент для проведения электростимуляции – это правильный выбор мест прикрепления электродов к голове. Ведь стимуляция различных зон мозга приводит к принципиально разным когнитивным эффектам – в зависимости от функций этих областей. Поэтому я решил разобраться в научных статьях и выяснить, стимуляция каких зон действительно приводит к ощутимым когнитивным улучшениям и какие подводные камни здесь могут быть. TDCS — транскраниальная стимуляция постоянным током — работает следующим образом. К определенным областям головы прикрепляются два электрода – положительно заряженный анод и отрицательно заряженный катод. Анод воздействует на нейроны коры возбуждающе, уменьшая разницу потенциалов на их мембранах. В масштабах головного мозга такое воздействие приводит к локальному увеличению активности той зоны, над которой он расположен. Однако сейчас появляются исследования, демонстрирующие, что действие tDCS более широкомасштабно и затрагивает некоторые другие зоны мозга, функционально связанные со стимулируемой областью. В случае катода, возбудимость нейронов, наоборот, снижается. На сегодняшний день проведено уже несколько тысяч научных исследований tDCS, среди которых около 500-600 — на здоровых добровольцах. Параметры стимуляции в них очень сходные, осуществляется воздействие постоянным током силой 1-2 миллиампера по 20-30 минут в день, от 1ого до 10 дней подряд. Однако что касается областей мозга, на которые осуществляется воздействие, то здесь существует очень большое разнообразие вариантов, в котором поначалу просто теряешься. Поэтому была поставлена задача найти зоны мозга, электростимуляция которых приводила бы к достоверным когнитивным улучшениям, повторенным в нескольких научных исследованиях. Для начала я решил прокомментировать несколько областей расположения электродов, наиболее популярных среди представителей DIY комьюнити. За основу я взял зоны, подготовленные российским стартапом Brainstorm. Номер 1. Расположение электродов «DARPA» – для улучшения реакции и концентрации внимания При расположении элетродов «DARPA» анод (возбуждающий электрод) прикладывается к правому виску, а катод (ингибирующий электрод) – к левому плечу. Электростимуляцию этой области впервые провело американское оборонное агентство DARPA для того, чтобы ускорить обучение военных перед отправкой в горячие точки. О своих результатах ученые впервые рассказали в 2008 году на конференции «Operational neuroscience — Intelligence community forum», где произвели фурор, показав, что tDCS ускорила обучение добровольцев в 2,1 раза! А через 4 года вышла научная статья с детальным описанием результатов их исследований. Эксперимент проводился на 96 здоровых добровольцах, проходивших обучение на видео-симуляторе «DARWARS Ambush!». Это игра, специально разработанная для подготовки американских пехотинцев и требующая высокой концентрации внимания и реакции. Участники гуляют по виртуальным пейзажам и обнаруживают опасность среди полуразрушенных домов и заброшенных машин, а также ищут взрывные устройства и боевиков противника. Во время обучения часть людей подвергалась стимуляции слабым током, а у людей из плацебо группы tDCS имитировали так, что они не сомневались, что тоже проходят стимуляцию. Результаты эксперимента оказались впечатляющими: tDCS сократила время тренировок, которое требуется новичку, чтобы стать профессионалом, в 2,1 раза (это просто огромный эффект, в сравнении с обычными биологическими воздействиями). И, что немаловажно, люди, проходившие tDCS, гораздо медленнее теряли навыки по сравнению с контрольной группой. Интересно, что для того, чтобы выбрать зону для стимуляции, ученые изучили паттерны активации мозга у новичков и профессионалов при помощи функционального МРТ. Оказалось,