Транскраниалният фокусиран ултразвук като инструмент за изучаване на съзнанието

Не е ясно как физическата материя в мозъка преминава в мисли, усещания и чувства. Един нов изследователски инструмент — транскраниалният фокусиран ултразвук — поставя надежди, че ще допринесе за по-дълбоко разбиране на тези процеси.

Технологията съществува от години, но все още не е широко използвана в експериментите върху съзнанието. Двама изследователи от Американския технологичен институт (MIT) подготвят серия експерименти и са публикували статия, която описват като „пътна карта“ за прилагане на този метод в изследванията на съзнанието.

Какво представлява методът и как се различава

Транскраниалният фокусиран ултразвук е неинвазивен подход, при който акустични вълни преминават през черепа и се фокусират в целева мозъчна област с размери от порядъка на няколко милиметра. Това позволява стимулиране на точно определени структури в мозъка и наблюдение на последващите ефекти.

Според авторите, този метод достига по-дълбоко от някои по-често използвани неинвазивни техники и предлага по-висока пространствена резолюция в сравнение с транскраниалната магнитна или електрическа стимулация. Поради това може да се превърне в продуктивен инструмент за провеждане на надеждни експерименти, които досега са били почти невъзможни извън оперативни интервенции.

Ограничения на настоящите подходи

Извън неврохирургията възможностите за изучаване на дълбоките мозъчни структури са ограничени. От външната страна на главата неинвазивни образни методи като магнитно-резонансна томография и по-общи видове ултразвук дават предимно визуална информация, а електроенцефалограмите (ЕЕГ) регистрират електрическа активност, но с ограничена пространствена прецизност.

Транскраниалният фокусиран ултразвук предлага допълнителен инструмент: вместо само да наблюдава активността, той позволява целенасочена манипулация на специфични участъци, което дава възможност да се прецени причинно-следствената връзка между активността в дадена област и проявите на съзнанието.

Защо това е важно за проучванията на съзнанието

Много изследвания на съзнанието измерват мозъчната активност в отговор на стимули — например при визуална обработка — и свързват тези данни с феномени на съзнателното възприятие. Въпросът обаче остава дали регистрираната активност е причина за възникване на съзнанието или е негов резултат.

Чрез директна манипулация на активността в конкретни области изследователите могат по-добре да разграничат кои невронални действия спомагат за създаването на съзнанието и кои са странични явления. Едно от централните питання е каква роля играе префронталният кортекс в съзнателното възприятие.

Възможности и предизвикателства

„Има много малко надеждни начини за манипулиране на мозъчната активност, които са безопасни и ефективни“, казва Матиас Мишел, философ от Масачузетския технологичен институт и съавтор на новата статия. Тази липса затруднява опитите да се провеждат експерименти върху здрави индивиди, при които е критично да се поддържа безопасността и да се избягват инвазивни процедури.

„Изследванията на мозъка са особено трудни поради предизвикателствата при изучаването на здрави индивиди“, констатират авторите. В този контекст Даниел Фрийман от MIT подчертава потенциала на ултразвуковия метод: „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.“

Авторите на „пътната карта“ посочват, че за продуктивно използване на метода е необходимо поставянето на конкретни експериментални въпроси, на които стимулирането с ултразвук да даде ясен отговор. Такива въпроси ще насочат как да се планират изпитанията и кои мозъчни области да бъдат изследвани първо.

В заключение, транскраниалният фокусиран ултразвук изглежда като многообещаващ подход за причинно-следствено изучаване на мозъчната активност и нейната връзка със съзнанието, особено когато традиционните неинвазивни методи не позволяват достатъчна прецизност или достиг до дълбоки структури. Новите експерименти, планирани от екипа в MIT, ще покажат доколко този инструмент може да промени изследванията в тази област.