Транскраниалният фокусиран ултразвук като нов инструмент за изследване на съзнанието

Нов подход за изучаване на съзнанието

Не е ясно как точно физическата материя в човешкия мозък се превръща в мисли, усещания и чувства. За да приближат отговора към този проблем, двама изследователи от Американския технологичен институт (MIT) предлагат да се използва инструмент, наречен транскраниален фокусиран ултразвук. Те са публикували статия, която описват като „пътна карта“ за прилагане на тази технология в експерименти, целящи да изяснят какво стои зад съзнателното възприятие.

Какво отличава транскраниалния фокусиран ултразвук

Технологията е неинвазивна и позволява достигане до по-дълбоки структури в мозъка в сравнение с някои други външни методи. При нея акустични вълни преминават през черепа и се фокусират върху точкова цел — област с размери в рамките на няколко милиметра. Това дава възможност за стимулация на конкретни мозъчни структури и наблюдение на възникващите ефекти.

Сравнено с транскраниалната магнитна или електрическа стимулация, този ултразвук предлага по-висока пространствена резолюция и способност да въздейства по-дълбоко, което го прави обещаващ инструмент за експерименти, насочени към причинно-следствените връзки между мозъчна активност и съзнание.

Ограничения на съществуващите методи

Извън неврохирургичните интервенции възможностите за изучаване на най-дълбоките мозъчни структури са ограничени. Образните техники като магнитно-резонансна томография и някои видове ултразвукова визуализация дават предимно картинна информация от външната страна на черепа, а електроенцефалограмите (ЕЕГ) улавят електрическата активност на мозъка, без винаги да позволяват прецизно локализиране в дълбочина.

Транскраниалният фокусиран ултразвук комбинира възможностите да се въздейства целенасочено на подкоркови структури и да се проследяват последиците от тази манипулация, което може да подобри надеждността на експериментите.

Защо целенасочената манипулация е важна

Много от съвременните изследвания на съзнанието измерват мозъчната активност в отговор на външни стимули — например визуални. Такива наблюдения обаче не отговарят еднозначно на въпроса дали регистрираната активност е част от процеса, който създава съзнанието, или е просто последствие от вече налично съзнание.

Чрез стимулиране на определени области и наблюдение на промените в възприятието и поведението, изследователите могат да различат кои мозъчни операции са съставящи елементи на съзнанието и кои са негови странични продукти. По-тясната пространствена селективност на ултразвука улеснява такива контролирани интервенции върху отделни структури.

Мнения на изследователите

„Има много малко надеждни начини за манипулиране на мозъчната активност, които са безопасни и ефективни“, отбелязва Матиас Мишел, философ от Американския технологичен институт и съавтор на новата статия. Той подчертава, че възможността да се въздейства върху специфични мозъчни зони при здрави индивиди е ключова за напредък в разбирането на съзнанието.

„Транскраниалният фокусиран ултразвук ще ви позволи да стимулирате различни части на мозъка при здрави индивиди. Това е инструмент, който е не само полезен за медицината, но би могъл и да помогне за решаването на трудния проблем със съзнанието“, казва Даниел Фрийман, изследовател в MIT.

Какви въпроси могат да бъдат адресирани

Авторите на „пътната карта“ на технологията предлагат да се използва ултразвукът за формулиране и тестване на редица по-специфични въпроси, свързани с ролята на различни мозъчни области в съзнателното възприятие — например какво е значението на префронталния кортекс. Чрез серия контролирани експерименти при здрави участници може да се провери дали въздействието върху дадена зона променя самия опит на възприемане или само корелира с него.

Перспективи

Транскраниалният фокусиран ултразвук предлага нова възможност за научно изследване на съзнанието чрез директна и прецизна манипулация на мозъчната активност. Ако бъде интегриран по-широко в експерименталните протоколи, той може да помогне да се уточни кои мозъчни процеси допринасят за възникването на съзнателния опит и кои са негови последствия.