Транскраниален фокусиран ултразвук може да изясни механиката на съзнанието

Точната връзка между физическата материя в мозъка и нашите мисли, усещания и чувства остава неясна. Като потенциален ключ към този въпрос се посочва технология, наречена транскраниален фокусиран ултразвук. Тя вече съществува от години, но според авторите на наскоро публикувана статия още не е достатъчно внедрена в изследванията на съзнанието.

Двама изследователи от Американския технологичен институт (MIT) представят в новата си статия „пътна карта“ за прилагане на този инструмент при експерименти, насочени към разглеждане на механизми на съзнателното възприятие.

Как работи технологията

Транскраниалният фокусиран ултразвук е неинвазивен метод, който предава акустични вълни през черепа и ги фокусира върху много малка целева зона – от порядъка на няколко милиметра. Това позволява директно стимулиране на конкретни мозъчни структури и наблюдение на последващите ефекти. Според авторите технологията достига по-дълбоко в мозъка и предлага по-висока пространствена резолюция в сравнение с други неинвазивни методи за мозъчна стимулация, като транскраниалната магнитна или електрическа стимулация.

Извън неврохирургичните подходи, изследователите разполагат предимно с образни и записващи техники: магнитно-резонансна томография и различни видове ултразвук дават структурна и функционална информация отвън, а електроенцефалограмите (ЕЕГ) регистрират електрическата активност в мозъка. Транскраниалният фокусиран ултразвук комбинира възможността за директна манипулация с по-фин контрол на мястото на въздействие.

Значение за изследванията на съзнанието

Наличието на безопасни и ефективни начини за манипулиране на мозъчната активност е ограничено извън оперативните интервенции. „Има много малко надеждни начини за манипулиране на мозъчната активност, които са безопасни и ефективни“, посочва Матиас Мишел, философ от Масачузетския технологичен институт и съавтор на статията. Именно тази празнина би могла да бъде запълнена от транскраниалния фокусиран ултразвук.

Днес много изследвания на съзнанието могат да измерват реакции на мозъка при представяне на сетивни стимули – например визуални сигнали – тъй като визуалната обработка е важен компонент на съзнанието. Въпреки това не е ясно дали регистрираната активност представлява самото генериране на съзнание или е последица от вече съществуващото съзнание. По-активна и целенасочена манипулация на мозъчната активност може да помогне да се разграничат причинните процеси от страничните явления.

Един от ключовите въпроси, които изследователите искат да адресират, е ролята на префронталния кортекс в съзнателното възприятие. По-детайлен контрол над отделни структури би позволил да се изследва дали дадени области са съществена част от процеса на създаване на съзнание или изпълняват други, допълнителни функции.

Практически перспективи и експерименти

„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. Според авторите, използван правилно, методът може да осигури продуктивни и по-надеждни експерименти в сравнение с настоящите възможности.

За да бъде транскраниалният фокусиран ултразвук продуктивен за науката, изследователите предлагат да се зададат набор от по-специфични въпроси, на които внимателно планирани експерименти биха могли да дадат отговор. В предложената „пътна карта“ те очертават как технологията може да се използва стъпка по стъпка при изследване на причинно-следствените връзки между мозъчната активност и съзнателните преживявания.

Технологията предлага нова възможност за изучаване на най-дълбоките структури в човешкия мозък при здрави участници, но остава задача да се интегрира системно в изследователските програми и да се оцени във всички свои аспекти преди широката й употреба.