Как улучшить память и меньше есть с помощью стимуляций мозга? Объясняет Ася Казанцева

Неправильно воспринимать мозг как нечто единое. В нем есть множество отделов, у которых могут быть разные мнения о том, что вы должны делать. Мы в повседневной жизни не замечаем этих противоречий, они проявляются только в том, что мы называем оптическими иллюзиями. Или мы можем их наблюдать в нейроэкономических исследованиях. Например, вы берете испытуемых и учите их определенной системе кодировки стимулов, в которых цвет означает пользу, которую вы получите. Если цвет сиреневый — вам дадут доллар, а если розовый — только 10 центов. С другой стороны, у этого стимула есть еще форма. Вы показываете квадратик, треугольник или кружочек, и это символизирует то, насколько много вреда вы получите. Потому что одновременно если стимул квадратный, у вас могут отнять доллар, если круглый, у вас могут отнять 10 центов. Анализируя сочетание, можно понять, будет ли это суммарно выгодно.

Вы учите людей этой кодировке, после подключаете томограф и наблюдаете, что происходит. И вы обнаруживаете, что информация о формах, то есть о плохом, и информация о цвете, то есть о хорошем, обрабатывается независимо, двумя разными путями. С одной стороны, у вас есть амигдала, она же миндалевидное тело. Эта зона мозга связана с очень разными эмоциями, но в первую очередь с негативными, со страхом. И от формы стимула, то есть от того, сколько денег у вас отберут, напрямую зависит активность амигдалы. Если форма стимула кодирует, что у вас отберут много денег, то амигдала активируется очень сильно, если отнимут мало, то слабо. С другой стороны, есть прилежащее ядро, оно же центр удовольствия — это любимая зона всех нейробиологов — она всегда всему радуется. По тому, насколько активно прилежащее ядро, вы видите насколько вообще все хорошо в окружающем мире с точки зрения мозга. И у прилежащего ядра активность зависит от цвета — от того, сколько денег вам могут дать. Если вам могут дать два доллара, судя по цвету этого стимула, то прилежащее ядро очень активно. А если вам дадут всего 10 центов, то оно не очень-то активно. А дальше дорсально-латеральная префронтальная кора в участке лобной доли все это взвешивает.

В зависимости от того, какая часть голосит громче, вы можете предсказать, будет ваш испытуемый нажимать на кнопку или нет, то есть посчитает ли он, что ему этот стимул надо брать. Вы можете это понять, лишь глядя на активность амигдалы и прилежащего ядра, то есть еще до того момента, как испытуемый вообще успел обработать эту информацию и принять решение. Вероятно, когда вы покупаете в магазине кофточку, происходит то же самое. Прилежащее ядро говорит: «Ой, какая кофточка, хочу». А амигдала говорит: «Восемь тысяч, ты с ума сошел! Тебе за квартиру платить нечем будет». Ну и дальше вы можете еще подключать память, контекст, думать о том, будет ли вам у кого стрельнуть эти восемь тысяч, чтобы заплатить за квартиру, и в зависимости от этого больше прислушиваться к амигдале или к прилежащему ядру.

Есть работа 2010 года, в которой можно было точно отличить, видит ли человек картинку, изображающую что-то съедобное, инструмент или убежище. Здесь есть логика: когда вы видите то, с чем можно манипулировать, у вас активируется моторная кора, причем та ее часть, которая связана с управлением кистью. То есть каждый раз, когда вы слышите слово «отвертка», ваш мозг готовится к тому, что ему, возможно, понадобится что-то крутить. 

Но есть проблемы: нейровизуализация реагирует на повышение метаболической активности. К какой-то зоне мозга прилила кровь — на томограмме это видно. Но, может быть, это не та функция, про которую вы думаете. Если я говорю «отвертка», и у вас повысилась активность моторной коры, то мы думаем, что это потому, что эта область нужна нам для движения. Но, возможно, мы ошибаемся, и это участок мозга, который предназначен для того, чтобы реагировать на букву «о». Если бы мы вам сказали «ножницы» или «молоток», то он бы тоже активировался. И вторая проблема: в некоторых случаях увеличение активности необязательно, если какой-то отдел мозга настолько хорошо заточен под выполнение этой функции, то ему не нужно задействовать дополнительные ресурсы, требовать больше глюкозы и кислорода. Поэтому было бы хорошо, если бы существовал способ приглашать людей в лабораторию и говорить им: «Давайте мы вам повредим  участок мозга», и они бы на это соглашались.

Тут на сцену выходит транскраниальная магнитная стимуляция, она нужна именно для этого. Приходит человек, вы направляете на его мозг магнитные импульсы, у него подавляется или усиливается активность какого-либо отдела, вы даете ему поведенческое задание, сравниваете, как его выполняют люди, которым вы не делали стимуляцию, и на этом основании можете делать выводы о том, как структура задействована в выполнении функции.

Это обычно демонстрируют с помощью активации моторной коры. Когда к нам в Вышку в лабораторию приходят журналисты, то мой научный руководитель берет катушку, подносит ее к своей голове, нажимает на кнопочку и направляет импульс на моторную кору. И у него, соответственно, на противоположной стороне дергается рука, и все вокруг радуются. Если журналисты соглашаются, то он с ними делает то же самое. Но в нормальных исследованиях стимуляцию моторной коры используют только для калибровки, чтобы посмотреть, какая у испытуемого толщина черепа, возбудимость мозга, для того, чтобы подобрать ему оптимальную интенсивность воздействия. После этого используются более сложные протоколы, в которых вы посылаете длинную серию импульсов, которая может каким-то образом менять активность. Пять минут, например, вы стимулировали, и еще пять минут вы можете наблюдать остаточные поведенческие эффекты при выполнении заданий. Здесь есть некоторая неясность: и научные обзоры, и «Википедия», и учебники честно пишут: «Мы точно не понимаем, почему это так работает». Из опыта известно, что, как правило, если вы стимулируете с низкой частотой, например, 1 герц, то активность этого участка мозга подавляется на некоторое время. Если вы подаете быстрые стимулы, то наоборот происходит активация.

Вы можете использовать подавление активности, то есть стимула с частотой 1 герц, например, для того, чтобы лишить вашего испытуемого дара речи. Для этого вам нужно подавить зону Брока. Человек какое-то время будет чувствовать себя собачкой, которая все понимает, но сказать не может. Кроме того, вы можете подавить моторную коробку в том месте, которое связано с артикуляцией. Человек будет понимать слова, но не сможет их нормально произнести. Эксперименты по подавлению речи проводятся давно, но конкретно это исследование интересно вот чем. Людям показывали слово на экране, и они должны были сказать, сколько в нем слогов. Сначала они отвечали, но потом подавали импульсы и просили сделать то же самое задание — люди уже не могли. Но перед ними были еще кнопки с цифрами. И обнаружилось, что если человеку подавить зону Брока, то он начинает медленнее и хуже отвечать даже в том случае, если ему для этого требуется всего лишь движение рук. То есть, по-видимому, нам любую задачу, даже такую несложную, проще осознать, когда у нас есть слова. Но, более того, было обнаружено, что скорость и качество ответов замедляются даже в том случае, если вам подавили зону, связанную с артикуляцией. Казалось бы, если вы просто хотите подумать о количестве слогов и нажать кнопку, губы здесь вам вообще никак не нужны. Но, судя по всему, мозг, решая любую задачу, одновременно готовится произнести правильный ответ и справляется хуже, если не может его артикулировать. Поэтому дети постоянно проговаривают все вслух.

Кроме того, с помощью транскраниальной магнитной стимуляции можно не только что-нибудь испортить, но и сделать лучше — например, усилить рабочую память. Эксперименты показали, что если воздействовать на дорсально-латеральную префронтальную кору, область, которая принимает решения, то человеку проще удерживать в голове цели, он лучше выполняет задания. Правда, показатели вырастают не очень сильно, тренировкой можно достигнуть лучших результатов, но задача этих исследований не сделать вас сверхлюдьми, а подтвердить то, что именно эта зона мозга отвечает за память.

Но есть и хорошие новости: пользу извлечь из этого тоже можно. Мы проводили такой эксперимент: показывали голодным людям фотографии джанкфуда – вредной, сладкой, жирной еды. Сначала мы просили их оценить степень ее привлекательности в баллах, потом одна часть испытуемых получала настоящую стимуляцию мозга, а другая плацебо – к ним подносили катушку, но держали ее отвернутой в другую сторону.

Гипотеза была такая: подавленная дорсально-латеральная префронтальная кора приведет к тому, что люди будут легче покупать сладости и им будет сложнее бороться с соблазнами. На самом деле нет, эта область нужна для целеполагания, мотивации. И в том случае, если она у вас работает хорошо, вам легче понять и осознать, что вы хотите шоколадку. А если она подавлена, то людям еда кажется менее привлекательной.

Почему мы не используем это до сих пор для того, чтобы не жрать шоколадки? Потому что игра не стоит свеч. Лучше придумать другой способ, транскраниальная магнитная стимуляция — это дико сложная и дорогая технология, в России таких установок мало, одна стоит два миллиона минимум, не у каждого университета есть такие деньги.

Но существует способ проще и дешевле: транскраниальная электрическая стимуляция. Она простая, как апельсин. У вас есть батарейка, два проводочка и две железных пластиночки, их вы прикрепляете к голове и ставите слабый электрический ток, 1-2 миллиампера, это небольшое воздействие, рука у от такого дергаться не начнет. Она плохо сфокусирована, поэтому большая часть экспериментов с ее использованием была связана с теми процессами, которые охватывают весь мозг целиком — например, сон. В современном научном представлении его главная функция — это обработка информации, накопленной за день. Все нейробиологи считают, что сон — это самая полезная для мозга вещь, лучший способ использовать свое время. Важная часть процесса сортировки проходит в медленную фазу, поэтому если в этот момент сделать транскраниальную электрическую стимуляцию, то человек будет еще лучше запоминать то, что узнал за день.

Это проверяла еще в 2006 году Лиза Маршалл из Германии: к ней приходили испытуемые, которым она давала заучивать списки из парных слов, тестировала вечером, а потом они ложились спать с электродами на голове. Половине их включали, половине — нет. Они ничего не чувствовали, параллельно энцефалограммой контролировалось то, что они правда спят. Утром их тестировали: абсолютно все показали результаты лучше, чем вечером, но те, кому не включали стимуляцию, вспомнили на две пары слов больше, а те, кому включали — на пять.

Кроме того, с помощью транскраниальной электрической стимуляции можно делать вещи поинтереснее. Дело в том, что существуют осознанные сны, наука их признает, и, стимулируя мозг, можно научить человека их видеть. Это интересное промежуточное состояние между сном и бодрствованием.

Вы спросите: почему транскраниальная стимуляция до сих пор не пришла в каждый дом? Проблема в том, что люди, к сожалению, разные. И вещи, которые показали хороший результат для одного, совершенно не годятся для другого. Поэтому, о каком бы исследовании мы ни говорили, заранее заложен план, что у 30% все будет не так, как запланировано. Именно поэтому ученые не рекомендуют использовать ее самостоятельно. Есть, конечно, люди, которые этим увлекаются, в интернете можно купить специальный приборчик, его можно собрать и самостоятельно из батареек, проводков и железных пластинок. Специалисты, конечно, это не одобряют, на стимуляцию влияет то, насколько вы выспались, какая у вас фаза цикла, какие лекарства вы принимаете, были вы накануне пьяны или нет. Теоретически, стимулируя одну зону, вы можете плохо повлиять на остальные. Долговременные эффекты почти не изучены, и неизвестно, что с людьми будет после таких экспериментов.

Транскраниальная магнитная стимуляция настоящая и точно работает, но она дорогая, как самолет, и в массовое применение не войдет никогда. Транскраниальная электрическая стимуляция тоже эффективна, она дешевая, простая, но здесь все довольно ненадежно и противоречиво. Поэтому с высокой долей вероятности вы и через пять, и через 10 лет будете ходить на научно-популярные лекции без электродов на голове.