Транскраниален фокусиран ултразвук като ключ към изследване на съзнанието

Транскраниалният фокусиран ултразвук (тФУ) се очертава като нов инструмент за изучаване на съзнанието, който може да помогне да се проучи как физическата материя в мозъка се превръща в мисли, усещания и чувства. Въпреки че технологията не е нова, тя все още не е получила широко приложение в експерименталната невронаука. Двама изследователи от Американския технологичен институт (MIT) публикуват статия, описана като „пътна карта“, с предложения за провеждане на експерименти с този метод.

Какво представлява методът

ТФУ използва акустични вълни, които преминават през черепа и се фокусират в точково определена зона — с размери от порядъка на няколко милиметра. Това позволява целево стимулиране на малки мозъчни структури, които са труднодостъпни за други неинвазивни подходи. Техниката е неинвазивна и може да достигне по-дълбоко от по-разпространените методи за неинвазивна мозъчна стимулация, като транскраниалната магнитна или електрическа стимулация, като същевременно предлага по-висока пространствена резолюция.

Предимства спрямо настоящите методи

Извън оперативните интервенции възможностите за намеса в дълбоките структури на човешкия мозък са ограничени. Образните методи като магнитно-резонансната томография и някои видове ултразвук дават представа за структурите и активността, а електроенцефалографията (ЕЕГ) показва електрическата динамика на мозъка. ТФУ обаче позволява не просто наблюдение, а директна манипулация на активността в специфични, малки райони, което прави възможни експерименти с каузална интерпретация — дали дадена мозъчна активност причинява преживяване или е негов резултат.

Какво могат да разкрият експериментите

Много изследвания на съзнанието засега измерват реакции на мозъка спрямо стимулите — например визуални сигнали — и върху тази база правят заключения за механиката на възприятията. Проблемът е, че наблюдаваната активност може да е част от образуването на съзнанието, но може и да е последица от него. Манипулирането на активността в конкретни мозъчни области дава възможност да се различат причинните процеси от страничните ефекти. В пътната карта авторите предлагат редица експериментални въпроси, които тФУ би могъл да адресира, включително каква роля играе префронталният кортекс при съзнателното възприятие.

Изказвания от изследователите

Матиас Мишел, философ от MIT и съавтор на статията, отбелязва, че „има много малко надеждни начини за манипулиране на мозъчната активност, които са безопасни и ефективни“. Той акцентира върху дефицита от инструменти за каузално тестване извън неврохирургията. Даниел Фрийман, изследовател в MIT, посочва, че тФУ „ще ви позволи да стимулирате различни части на мозъка при здрави индивиди“ и подчертава, че методът не е само медицински полезен, но също може да допринесе за решаването на трудните въпроси, свързани със съзнанието.

Възможни експериментални подходи и предизвикателства

Използването на тФУ в изследвания при здрави хора отваря възможности за системни и контролирани изследвания на причинно-следствените връзки между локална мозъчна активация и субективни преживявания. В същото време са необходими внимателни протоколи за безопасност и стандартизирани параметри на стимулация, за да се гарантира, че ефектите са надеждни и възпроизводими. Авторите на „пътната карта“ предлагат конкретни въпроси и експериментални дизайни, които биха дали по-ясна картина за това кои мозъчни процеси допринасят директно за съзнателните преживявания и кои са техни странични продукти.

Транскраниалният фокусиран ултразвук обещава да бъде ценен инструмент в арсенала на когнитивната невронаука, позволявайки да се премине от корелации към по-преки тестове на причинността в изследването на съзнанието. В следващите години планираните експерименти от изследователи в MIT и други екипи ще покажат до каква степен този метод може да разшифрова механиката на нашите мисли и усещания.