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.
