Нов метод: фокусиран транскраниален ултразвук изучава съзнанието

Неизяснената връзка между материя и съзнание

Не е ясно как физическата материя в мозъка се превръща в мисли, усещания и чувства. За да разберат повече за този феномен, двама изследователи от Американския технологичен институт (MIT) публикуваха статия, в която предлагат „пътна карта“ за използване на транскраниален фокусиран ултразвук при изследвания на съзнанието.

Технологията не е нова, но все още не е напълно внедрена в научните практики. Според авторите тя може да допринесе за отговори на ключови въпроси за това кои мозъчни активности са същностни за съзнателното преживяване и кои са негови следствия.

Какво представлява транскраниалният фокусиран ултразвук

Транскраниалният фокусиран ултразвук е неинвазивен метод, при който акустични вълни се предават през черепа и се фокусират върху много конкретна област — с размери от порядъка на няколко милиметра. Това позволява директно стимулиране на определени мозъчни структури и наблюдение на последващия ефект.

В сравнение с други външни методи за мозъчна стимулация, като транскраниална магнитна или електрическа стимулация, ултразвукът достига по-дълбоко и предлага по-висока пространствена резолюция. Тези характеристики го правят привлекателен за експерименти, които изискват прецизно насочване към малки и дълбоко разположени невронни мрежи.

Ограниченията на съществуващите подходи

Извън неврохирургичните интервенции възможностите за манипулиране и изучаване на най-дълбоките мозъчни структури са ограничени. Неинвазивните образни методи, като магнитно-резонансната томография, и други видове ултразвук дават информация за структурата и активността, докато електроенцефалограмите (ЕЕГ) регистрират електрическите сигнали в мозъка. Въпреки това тези техники имат ограничения по отношение на причинно-следствените заключения и пространствената прецизност при целево стимулиране.

Матиас Мишел, философ и съавтор на новата статия от MIT, посочва, че „има много малко надеждни начини за манипулиране на мозъчната активност, които са безопасни и ефективни“. Именно това пространство за развитие запълва транскраниалният фокусиран ултразвук.

Как може да допринесе за изследването на съзнанието

Едно от основните предизвикателства при изследването на съзнанието е разграничаването между мозъчни процеси, които конституират съзнанието, и такива, които са негови последици. Много настоящи изследвания измерват мозъчната активност в отговор на стимули — например визуални — и интерпретират регистрите като свързани със съдържанието на съзнанието. Обаче подобни наблюдения не доказват кой процес е причинно свързан със самото съзнание.

С цел установяване на каузалност, изследователите могат да използват транскраниалния фокусиран ултразвук, за да променят активността в специфични области и да проверят как това влияе върху съзнателното възприятие. По този начин може да се изследва, например, ролята на префронталния кортекс в съзнателното възприятие и да се разграничат ключовите операции от страничните ефекти.

Практически възможности и въпроси

Даниел Фрийман, изследовател от MIT и съавтор на статията, подчертава възможността да се стимулират различни части от мозъка при здрави индивиди: според него този инструмент не е само полезен в медицинския контекст, но може да помогне и за справяне с тежките теоретични въпроси, свързани със съзнанието.

Авторите посочват, че за продуктивно приложение на метода е необходимо да се формулират конкретни експериментални въпроси и да се проектират изследвания, които да могат да дадат ясни отговори. Това включва определяне на цели области за стимулиране, контролиране на параметрите на ултразвука и комбинирането му с подходящи записващи методи, за да се интерпретират наблюдаваните ефекти.

Транскраниалният фокусиран ултразвук предлага възможност за по-прецизни и каузално ориентирани проучвания на мозъчните механизми зад съзнанието, но успехът му ще зависи от внимателното формулиране на експерименталните хипотези и от строгите критерии за безопасност и етика.