Альфа, бета, тета: что такое состояния мозга и можем ли мы ими управлять
В настоящее время ни один подход к визуализации или измерению активности мозга не дает нам полной картины. То, что мы «видим» в мозгу, зависит от того, какой инструмент мы используем.
Мы многое узнали о деятельности мозга, начиная с 1980-х годах, когда появилась магнитно-резонансная томографии (МРТ). В 1990-е мы изобрели «функциональную МРТ», которая позволяет нам увидеть живой, работающий мозг и связывать его активность с определенными функциями и поведением в режиме реального времени. Для этого мы измеряем насыщение крови, циркулирующей в мозге, кислородом во время выполнения определенной задачи: если богатая кислородом кровь приливает к региону мозга, — значит этот регион сейчас активен.
Мы можем измерить электрическую активность с помощью ЭЭГ (электроэнцефалографии). С помощью этого метода можно точно измерить время возникновения мозговых волн, но точно определить, в каких конкретных областях мозга они возникают, пока не удается.
Мы можем измерить реакцию мозга на магнитную стимуляцию. Это достаточно точно по месту и времени, но только до тех пор, пока стимуляция касается регионов, расположенных близко к поверхности мозга.
Существует и более точные технологии, например, оптогенетика: с ее помощью мы может увидеть возбуждение нейронный сетей и синапсов. Но оптогенетика неприменима к исследованию человека.
Что такое состояния мозга?
Все наше простое и сложное поведение, наше познание (мысли) основаны на «нейронной активности». Нейроны — нервные клетки мозга — общаются посредством последовательности электрических импульсов и химических сигналов — «нейротрансмиттеров».
Нейроны очень требовательны к топливу — глюкозе и кислороду, поступающим с кровью, и нуждаются в поддержке клеток-компаньонов. Следовательно, место, время и интенсивность работы мозга можно оценить, измеряя электрическую активность, уровнень нейротрансмиттеров или кровотока.
Мы можем рассматривать деятельность мозга на трех уровнях. Первый — это уровень отдельных клеток, на котором общаются отдельные нейроны. Однако измерение на этом уровне затруднено (в лабораторных условиях) и дает ограниченную картину.
Таким образом, мы больше полагаемся на измерения, проводимые на сетевом уровне, когда активируется целые нейронные сети. Можно измерить активность всего мозга, это проще и дает широкую картину, но не слишком точно.
Согласно недавнему определению, состояния мозга — это «повторяющиеся паттерны активности, распределенные в мозге и возникающие в результате физиологических или когнитивных процессов». Эти состояния связаны с поведением.
Состояния мозга включают синхронизацию различных областей мозга, что чаще всего наблюдается на животных моделях, обычно на грызунах. Только сейчас мы начинаем видеть некоторые доказательства в исследованиях на людях.
Различные виды состояний
Наиболее часто изучаемыми состояниями мозга как у грызунов, так и у людей являются состояния «возбуждения» и «отдыха». Исследования показывают, что факторы окружающей среды и наша собственная активность влияют на состояние мозга. Действия или окружающая среда приводят к состояниям «внимания», вызванным задачей. Примеры состояний мозга, вызванных задачами, включают сложное поведение, такое как ожидание награды, настроение, голод и так далее.
Напротив, такое состояние мозга, как «блуждание ума», кажется оторванным от окружающей среды и непосредственной задачи.
В настоящее время мы не можем «разложить» все состояния мозга по полочкам. Их слишком много в любой момент времени, а у нас довольно ограниченный набор инструментов, и они очень далеки от совершенства.
Состояния мозга и мозговые волны
ЭЭГ фиксирует изменение электрической активности мозга. Активность порождает волны разной частоты. Классически эти частоты имели определенные ассоциации:
- гамма связана с состояниями или задачами, требующими высокой концентрации;
- бета связана с повышенной тревожностью, при этом внимание обычно направлено вовне;
- альфа связана с расслабленным и пассивным вниманием («блуждание ума», прослушивание тихой музыки или скучной лекции);
- тета связана с глубоким расслаблением и внутренней концентрацией;
- дельта связана с глубоким сном.
Паттерны мозговых волн часто используются для мониторинга стадий сна. Когда мы засыпаем, мы переходим от сонливости, которую легко прервать (альфа), к состоянию расслабленности (тета) и дальше к глубокому сну (дельта).
Можем ли мы контролировать состояния нашего мозга?
Многих людей волнует вопрос: можем ли мы разумно и намеренно влиять на состояние нашего мозга? На данный момент, вероятно, было бы слишком смелым утверждение, что мы это можем. Реальные механизмы, влияющие на состояния мозга, по-прежнему нам непонятны. Тем не менее, нейробиологи исследуют все: от употребления наркотиков до сигналов окружающей среды, практики осознанности, медитации и сенсорных манипуляций.
Паттерны мозговых волн используются в так называемой терапии «нейрообратной связи». В ходе этих методов лечения людям предоставляется обратная связь (например, визуальная или слуховая), основанная на активности их мозговых волн. Когда человек видит картинку, отражающую состояние его мозга, ему предлагают попытаться сохранить или изменить ее. Чтобы оставаться в необходимом состоянии, человек может попытаться контролировать свои мысли, расслабляться или дышать определенным образом.
Эта работа преимущественно применяется в сфере психической помощи, в том числе для людей, переживших травму или испытывающих трудности с саморегуляцией, которые могут проявляться в виде рассеянного внимания или эмоциональной турбулентности.
Хотя эти методы интуитивно привлекательны, они не учитывают трудную проблему: у мозга в любой момент времени несколько состояний. В целом, клинические исследования были в основном безрезультатными, и сторонники терапии нейробиоуправления разочарованы отсутствием поддержки научным и медицинским сообществом.
Другие формы нейробиоуправления ученые пытаются реализовать с помощью данных МРТ. Участникам, выполняющим ментальные задачи, дают сигналы, основанные на их нейронной активности. Человек может попытаться их использовать, чтобы «активировать» области мозга, отвечающие за положительные эмоции. Например, это может быть полезно для помощи людям, страдающим депрессией.
Другой потенциальный метод, который, как утверждается, изменяет состояние мозга, включает в себя различные сенсорные воздействия. Здесь самый популярный пример это бинауральные ритмы: в каждом ухе воспроизводятся звуки двух разных длин волн. Но данные о воздействии таких методах пока неясны.
Такие методы лечения, как нейробиоуправление, часто очень дорогостоящие, и их успех, вероятно, в большей степени зависит от сопутствующей терапии, чем от самого нейробиоуправления.
С другой стороны, нет никаких доказательств того, что такое лечение приносит какой-либо вред, за исключением потенциальной задержки лечения, эффективность которого уже доказана.
По материалам TheConversation и TechInsider