Транскраниален фокусиран ултразвук помага да изучим съзнанието

Нов инструмент за изучаване на съзнанието

Не е ясно как материалната субстанция на мозъка се превръща в мисли, усещания и чувства. Новоизползван изследователски инструмент — транскраниалният фокусиран ултразвук — може да помогне да се доближим до отговора на този въпрос. Технологията не е нова, но тепърва се въвежда системно в научните изследвания.

Двама изследователи от Американския технологичен институт (MIT) планират да приложат метода в експерименти и са публикували статия, която описват като „пътна карта“ за използване на ултразвука при изучаването на съзнанието.

Какво отличава транскраниалния фокусиран ултразвук

Методът е неинвазивен и позволява достигане до по-дълбоки мозъчни структури в сравнение с други външни техники за стимулиране. По-високата пространствена резолюция го откроява като алтернатива на транскраниалната магнитна и електрическа стимулация, които имат по-ограничаващи възможности по отношение на точността и дълбочината на въздействие.

Принципът на работа се базира на предаване на акустични вълни през черепа, които се фокусират върху целева област с размер от порядъка на няколко милиметра. Това дава възможност за прецизно стимулиране на конкретни мозъчни структури и наблюдение на ефекта от тази манипулация.

Какво могат да направят изследователите с този инструмент

Извън неврохирургията възможностите за директно изучаване на дълбоко разположени мозъчни зони са ограничени. От външната страна на главата изследователите разполагат предимно с образни методи като магнитно-резонансна томография и различни видове ултразвук, които дават информация за структурата и активността, както и с електроенцефалограми (ЕЕГ), които регистрират електрическата активност на мозъка.

Транскраниалният фокусиран ултразвук предоставя допълнителна възможност — не само да се измерва активността, но и да се влияе върху нея целенасочено. Чрез принудително модифициране на мозъчната активност изследователите могат да разграничат дали дадена наблюдавана активация е причиняваща съзнанието или е просто негов резултат.

Практически предимства

Фокусът върху много малки области прави технологията подходяща за експерименти, които изискват висока прецизност. Това е особено ценно за изучаване на специфични звена в мозъчната мрежа, например при въпроси за ролята на префронталния кортекс в съзнателното възприятие.

Матиас Мишел от MIT подчертава, че наличните безопасни и ефективни начини за манипулиране на мозъчната активност са малко. В тази светлина транскраниалният ултразвук се явява обещаващ допълнителен инструмент.

Планирани експерименти и научни въпроси

Според един от авторите на статията, Даниел Фрийман от MIT, технологията ще позволи да се стимулират различни части на мозъка при здрави хора. Това отваря възможности не само за клинична употреба, но и за фундаментални експерименти, които целят да бъдат отговорени ключови въпроси за съзнанието.

Изследователите предлагат да се формулират по-конкретни въпроси, които експериментите с ултразвук могат да разрешат. Такива въпроси включват, например, до каква степен определени мозъчни процеси са съставящи компоненти на съзнанието и доколко други активности са негови странични продукти.

Перспективи и ограничения

Техниката обещава по-нататъшно разширяване на възможностите за манипулация и наблюдение на мозъчната активност при хора извън операционната зала. В същото време успешното ѝ интегриране зависи от внимателно планирани експерименти и ясно дефинирани научни въпроси, които да използват силните ѝ страни — прецизност, дълбочина и неинвазивност.

Статията на двамата изследователи от MIT предлага рамка за това как да се използва методът по продуктивен начин в следващите изследвания, като подчертава потенциала му да допринесе за разгадаването на сложния феномен, наречен съзнание.