Учёные из Сколтеха совместно с коллегами из БФУ имени Иммануила Канта, МГУ имени М. В. Ломоносова и Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова показали, что для активации сенсомоторных участков коры мозга можно использовать метод воображения не только движений, но и тактильных ощущений
Результаты исследования опубликованы в журнале eNeuro.
Изображение: Проекция МРТ мозга.
Для реабилитации пациентов после инсульта, травм или ампутации конечностей учёные используют воображение, которое приводит к физическим изменениям в организме человека. С его помощью можно мысленно тренировать сложные движения — в спорте, танцах или при игре на музыкальных инструментах. Такое «обучение» позволяет восстанавливать двигательные навыки с помощью интерфейса «мозг-компьютер», в том числе для возвращения способности к движению у пациентов с протезами.
Воображение активно изучается с точки зрения зрительных образов. Такие исследования позволили создать «модель» того, как работает воображение. «Воображение — это процесс, обратный сенсорному восприятию, то есть сначала образ сознательно достаётся из памяти и дальше приводит к активации первичных сенсорных областей. Но эту модель нужно подтвердить и данными, полученными с других областей, — не только зрительных, но и тактильных, например», — рассказывает первый автор работы, старший научный сотрудник Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана Лев Яковлев.
В исследовании приняло участие 20 здоровых добровольцев. Их учили тому, как воображать тактильные ощущения. Для этого учёные делали вибростимуляцию на поверхности кожи и просили участников запоминать ощущения, чтобы затем они смогли воспроизвести их мысленно. Так делали несколько раз, далее постепенно снижали силу вибрации и просили участников мысленно компенсировать недостаток ощущений.
«После того, как участники проходили такое обучение, они в течение 6 секунд должны были воображать вибрацию на руке самостоятельно, без стимуляции. С этой задачей они справились, и при воображении наблюдалась особая реакция десинхронизации мю-ритма электроэнцефалограммы, которая свидетельствует об активации областей мозга, отвечающих за обработку тактильной чувствительности», — описывает процедуру эксперимента Лев Яковлев.
По словам учёных, в исследовании использовали небольшое количество каналов ЭЭГ, поэтому сказать о точной локализации источников активности сложно. Сейчас группа исследователей работает над следующим этапом, в котором регистрируется ЭЭГ высокой плотности — 128 каналов — и используются индивидуальные снимки головного мозга участников, полученные при помощи МРТ. Таким образом, исследователи смогут точно определить местоположение источников электрической активности при тактильном воображении.
«До сих пор реабилитация двигательных нарушений основывалась на тренировке двигательных отделов коры головного мозга. Это логично — если утрачены движения, то надо тренировать отделы, которые за них отвечают. Однако моторные отделы мозга тесно связаны с соматосенсорными, которые ответственны в том числе за осязание, поэтому тактильная чувствительность играет важную роль в регуляции движений. Идея исследования в том, что можно тренировать с помощью воображения не только двигательную кору головного мозга, но и соматосенсорную. Это может улучшить процесс нейрореабилитации пациентов», — добавляет Лев Яковлев.
Работа выполнена в рамках проекта РНФ №21-75-30024, реализуемого в Сколтехе, в Центре нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана, под руководством Александра Каплана.
*****
Сколтех — негосударственный международный университет, который готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит передовые исследования по приоритетным направлениям научно-технологической повестки, содействует внедрению технологий и развитию предпринимательства. В институте работают центры по направлениям искусственного интеллекта, наук о жизни и агротехнологий, современной инженерии и перспективных материалов, энергоэффективности и энергоперехода, телекоммуникаций и фотоники, перспективных исследований. Основанный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом, Сколтех дважды вошёл в топ-100 лучших молодых университетов мира престижного рейтинга Nature Index (2019 и 2021 год), а в 2022 году стал лучшим в России университетом в области компьютерных наук, генетики и молекулярной биологии по версии рейтинга Research.com. Сайт: https://www.skoltech.ru/.
Все выпуски журнала «ЭкоГрад» в электронной версии читайте на pressa.ru,
Бумажные экземпляры спецвыпусков и книги В. Климова можно приобрести на OZON
