Движение разума: ученые улучшили поиск зеркальных нейронов
Ученые Курчатовского института разработали метод определения в мозге зеркальных нейронов. Они отвечают за способность человека заранее представить действие, которое он только собирается выполнить. Согласно полученным результатам, локализации таких нейронов обнаружены в распределенных нейросетях лобно-теменных, височных и затылочных отделов правого и левого полушарий. Результаты эксперимента позволят усовершенствовать нейроинтерфейсы, используемые для реабилитации больных, например, после инсульта.
Прыжок и лекция
Зеркальные нейроны — один из самых интересных инструментов мозга. Благодаря ему у человека есть возможность понять действия или состояние других людей, ассоциируя себя с ними. Именно зеркальные нейроны во многом определяют способность конкретного человека к таким когнитивным функциям, как, например, эмпатия и обучение.
Исследование, проведенное в Курчатовском институте, направлено на выявление участков мозга, в которых действуют сети из данных нейронов. Изучаются их особенности и функционирование при различных воздействиях.
— В рамках нашего эксперимента люди помещались внутрь томографа, где им предлагалось посмотреть видеозапись прыжка с парашютом, а после этого мысленно представить, что такой прыжок совершают они сами, — пояснил «Известиям» ведущий научный сотрудник Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Вадим Ушаков. — При другом сценарии то же самое проводилось во время просмотра записи лекции и представления себя в качестве лекторов. Мы наблюдали за тем, какие зоны мозга активируются при повторении действия в воображении.
Как считают ученые, те участки мозга, которые были активны как при просмотре записи, так и во время воображаемого повторения действия, содержат зеркальные нейроны. Именно эти зоны позволяют людям перенести наблюдаемый опыт другого человека на собственную жизнь.
Зеркальный опыт
— Актуальность нашего метода заключается в том, что переход от использования простых изображений и звуков (они были задействованы в прошлых исследованиях) к применению сложных стимулов приводит к более насыщенному отклику коры головного мозга и улучшает результативность измерений, которые делаются с помощью МРТ, — рассказал Вадим Ушаков.
Кроме того, получаемые данные удалось дополнить благодаря разному отношению испытуемых к тем действиям, которые показывались в роликах. Все участники эксперимента — в нем были задействованы как мужчины, так и женщины — имели опыт чтения лекций, но при этом никогда в жизни не прыгали с парашютом. Эти обстоятельства позволили ученым проследить как за восприятием уже пережитых событий, так и получить от испытуемых реакцию на новый опыт.
В результате эксперимента исследователи установили, что активация структур головного мозга испытуемых при представлении ими прыжков с парашютом и лекций всегда проходила интенсивнее в случае, если они предварительно смотрели видео, на которых им показывались эти действия. При этом максимальная активность зеркальных структур наблюдалась в случае опытов с лекцией. Это указывает на то, что испытуемым было проще представить себя в той ситуации, в которой они уже бывали ранее. Таким образом ученые экспериментально подтвердили существующую гипотезу о том, что интенсивность работы зеркальных нейронов находится в прямой зависимости от наличия собственного опыта.
По словам Вадима Ушакова, во время эксперимента зеркальные клеточные системы были обнаружены в распределенных нейросетях лобно-теменных, височных и затылочных отделов правого и левого полушарий.
Научить заново
В будущем результаты проведенного исследования могут стимулировать разработку новых методик в реабилитационной медицине. В частности, если у человека из-за инсульта была обездвижена рука, то за счет регулярного представления движения руки у него быстрее сформируются новые нейронные цепочки, которые будут отвечать за восстановление утраченных функций.
Кроме того, результаты исследований, связанных с воображением человека, можно использовать для развития высокоточных нейроинтерфейсов, поскольку их работа напрямую связана с возможностью людей проигрывать различные действия в уме.
На основе улучшенных систем в дальнейшем можно будет создавать более совершенные медицинские экзоскелеты, способные улавливать намерения человека путем сканирования волн мозга и воздействовать на конечности (например, сгибать и разгибать пальцы) в момент представления этого действия пациентом. В результате во время лечения будет вырабатываться обратная связь между намерениями и механическими действиями, которая поможет ускорить процесс выздоровления.
