Транскраниалният фокусиран ултразвук дава нови възможности за изучаване на съзнанието

Точният механизъм, по който физическата материя в мозъка поражда мисли, усещания и чувства, остава неясен. Като възможен инструмент за напредък в това изследване се очертава транскраниалният фокусиран ултразвук — технология, която позволява неинвазивно стимулиране на мозъчни области на сравнително малка пространствена скала.

Двама изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) обявиха планове за серия експерименти с този метод и публикуваха статия, описана като „пътна карта“ за прилагането му в изследванията на съзнанието. Авторите подчертават, че въпреки съществуването на технологията от години, тя все още не е широко интегрирана в научните изследвания.

Какво представлява методът

Транскраниалният фокусиран ултразвук предава акустични вълни през черепа и ги фокусира върху целева област с размери от порядъка на няколко милиметра. По този начин може да се стимулират конкретни мозъчни структури и да се наблюдават предизвиканите промени в поведението или в мозъчната активност.

Този подход е неинвазивен и може да прониква по-дълбоко в мозъка в сравнение с някои други външни техники за мозъчна стимулация. По-високата пространствена резолюция го отличава от методи като транскраниална магнитна или електрическа стимулация.

Ограниченията на наличните методи

Извън неврохирургията съществуват само ограничени начини за получаване на директни данни за дълбоките структури на човешкия мозък. От външната страна на главата се използват образни методи като магнитно-резонансна томография и различни видове ултразвук, а електроенцефалограмите (ЕЕГ) предоставят информация за електрическата активност. Въпреки това тези техники имат ограничения по отношение на комбинирането на пространствена и времева резолюция и възможността да манипулират конкретни области.

В този контекст транскраниалният фокусиран ултразвук се очертава като допълващ инструмент, който може едновременно да стимулира целеви зони и да позволи изследване на последващите ефекти.

Как това помага при изследването на съзнанието

Много настоящи изследвания измерват мозъчната активност в отговор на външни стимули — например визуални — и връзката между такава активност и съзнателното преживяване често остава двусмислена. Не е ясно дали наблюдаваната активация създава съзнанието или е резултат от него. Чрез директна манипулация на активността в определени области изследователите могат да изследват кои процеси са конститутивни за съзнанието и кои са негови странични продукти.

В текста на „пътната карта“ се посочват възможности за тестване на конкретни хипотези относно причинно-следствените връзки между активността в дадени мозъчни структури и субективните преживявания. Един от конкретно споменатите въпроси е каква роля играе префронталният кортекс в съзнателното възприятие.

Мнения на авторите

„Има много малко надеждни начини за манипулиране на мозъчната активност, които са безопасни и ефективни“, уточнява Матиас Мишел, философ от Масачузетския технологичен институт, който изучава съзнанието и е съавтор на новата статия.

Даниел Фрийман, изследовател в MIT, коментира потенциала на метода: „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.“

Следващи стъпки и експериментални въпроси

Авторите на „пътната карта“ предлагат набор от по-специфични експериментални въпроси, на които при правилно проектиране с помощта на транскраниален фокусиран ултразвук може да се отговори. Целта е не просто да се наблюдават корелации, а чрез контролирани интервенции да се идентифицират функции и роли на отделни мозъчни структури в изграждането на съзнателните преживявания.

По този начин технологията би могла да допринесе както за фундаменталните научни изследвания за естеството на съзнанието, така и за развитие на клинични приложения, които изискват точна и безопасна манипулация на мозъчната активност.