Исследование активности мозга вне лаборатории

Источник: Джеймс Э. Крам II

В какой-то момент мы все были свидетелями того, что кто-то публично что-то делал, глупо или блестяще, и задавался вопросом: что сейчас происходит в голове этого человека? Или, когда дело доходит до некоторых людей, мы можем рассмотреть, есть ли что-то вообще, что происходит под их черепами. Хотя, конечно, нетрудно представить, например, социальные преимущества, с которыми можно было бы выиграть, если бы можно было понять внутреннюю работу чужих умов, ясно, что нам не хватает этой способности; однако науке не нужно.

Если бы широкой общественности спросили, можно ли взглянуть на нейронную активность в мозгу людей, когда они выполняют различные задачи в лаборатории, будет консенсус в том, что, да, нейробиологи уже могут это сделать. Действительно, нейробиологи используют функциональную нейровизуализацию для изучения того, как человеческий мозг реагирует на широкий спектр стимулов на протяжении более трех десятилетий.

Методы нейровизуализации обычно включают позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), функциональную магнитно-резонансную томографию (МРТ), электроэнцефалографию (ЭЭГ), магнитоэнцефалографию (МЭГ) и функциональную ближнеинфракрасную спектроскопию (fNIRS), а по отношению друг к другу каждый из этих методов имеет уникальные пространственные и временные преимущества и недостатки. Однако все, кроме одного из этих методов, ограничены их способностью исследовать нейронные подходы когнитивных процессов в натуралистических и реальных ситуациях: fNIRS является исключением, и это становится чрезвычайно важным.

fNIRS – безопасный, неинвазивный метод оптической визуализации. Он не использует изотопы, такие как ПЭТ, контактные агенты, такие как ЭЭГ, или магнитные поля, такие как ФМР; скорее, это относительно небольшое головное устройство, напоминающее нечто, сравнимое с велосипедным шлемом, участники которого носят на голове. Подобно fMRI, fNIRS измеряет изменения концентрации оксигенации крови для индексации нейронной активности в головном мозге. Однако fNIRS использует ближний инфракрасный свет вместо магнитного поля для наблюдения за этими изменениями.

• Тысячелетние мужчины, женщины и секс
• Американское правописание является национальной катастрофой
• Иммунная гипотеза для синестезии
• Новые ссылки на исследования ПТСР с более серьезными проблемами в правильной Амигдале
• Со-эволюция культуры

В частности, ткань человека и кость в значительной степени прозрачны для ближнего инфракрасного света, и поэтому эта форма света освещена в мозг через источники и собирается из детекторов; источник и детектор образуют канал, а fNIRS обычно представляет собой многоканальную систему (Bakker, Smith, Ainslie, & Smith, 2012). Когда этот свет посылается в мозг, часть его поглощается и рассеивается, а некоторые продолжают беспрепятственно через мозг. Интенсивность света, который возвращается к детектору, используется для расчета изменений концентрации оксигенированного и дезоксигенированного гемоглобина. Однако стоит отметить, что fNIRS ограничено тем, что этот свет не может проникать глубже, чем около 4 см в мозг. Поэтому fNIRS не могут исследовать активацию в подкорковых областях (Lloyd-Fox, Blasi, Elwell, 2010).

Появление использования инфракрасной спектроскопии для оценки функциональной активации в мозге человека было 25 лет назад, и с этого момента были достигнуты значительные технологические достижения для систем fNIRS (Ferrari & Quaresima, 2012). Особое значение имеет недавняя разработка волоконно-оптических устройств fNIRS с батарейным питанием. Эти системы позволяют участникам свободно выполнять задания без ограничений, общих для других методов нейровизуализации, предоставляя беспрецедентную возможность изучить познание более экологически обоснованным, то есть вне лаборатории.

Беспроводной fNIRS способен исследовать ситуации, которые трудно выработать в лабораторных условиях, а именно новые, открытые задачи и, следовательно, является подходящей методикой для изучения когнитивных процессов, набранных в таких ситуациях. Исследователи из University College London (UCL) недавно попытались показать, что беспроводные fNIRS могут оценить нейронные основы повседневных задач. Например, одно исследование под названием «Использование бесколлекторных, пригодных для носки fNIRS для мониторинга активности мозга в реальных познавательных задачах» было проведено в натуралистической среде – Queen Square Gardens в Лондоне – и потребовало, чтобы участники помнили, чтобы реагировать определенным образом, когда они столкнулись с социальными и не социальными признаками (Pinti et al., 2015). В частности, когда они встречались с конфедератом (другим экспериментатором, расположенным в разных местах), их просили не забывать приветствовать человека кулаком; они кулаком столкнулись с почтовыми ящиками для не социального положения.

• Выезжаете за рубеж своего юного года? План!
• Является ли духовность иррациональной?
• Психология войны с исламским государством становится справедливой войной
• Может ли окситоцин укреплять устойчивость к детской опасности?
• Бессознательные воспоминания спрятаны в мозгу, но могут быть получены

Перспективная память относится к нашей способности помнить о намерении в определенное время в будущем или когда происходит определенное событие (McDaniel & Einstein, 2007). Таким образом, предполагаемая память завербовывается, когда вы вспоминаете приветствовать кого-то или почтовый ящик при встрече. Более того, получение будущего намерения в значительной степени самоиспользуется, потому что мы должны решить, когда целесообразно прекратить наши текущие действия, чтобы реализовать намерение.

Чтобы зафиксировать это в реальном мире, исследование попросило участников заняться постоянной задачей в течение времени между формированием намерения приветствовать что-то и осознать это намерение. Например, участники должны были подсчитать количество беспрепятственных лестниц зданий Queen Square, когда они шли. Беспроводная система fNIRS была успешной в наблюдении различий в префронтальной активации между социальными и не социальными условиями. В частности, различия были обнаружены не только тогда, когда было получено намерение, но и когда оно поддерживалось во время текущих задач. Эти данные свидетельствуют о том, что когнитивные процессы, такие как потенциальная память, могут изучаться вне пределов лаборатории и что бесколлекторные fNIRS являются жизнеспособным методом нейровизуализации.

Итак, бессонные fNIRS будущее когнитивной нейронауки? В некоторых отношениях нет, но в других, да: эти системы ограничены с точки зрения рассматриваемой научной проблемы, поскольку, например, они не подходят для вопросов, касающихся подкорковых областей мозга; однако бесколлекторный fNIRS представляет собой уникальный и, возможно, более чувствительный подход к исследованию процессов, лежащих в основе повседневной жизни в реальных условиях. Как объяснил на ежегодной конференции Британского нейропсихологического общества 17 марта 2017 года профессор Пол Берджесс, один из главных исследователей вышеупомянутого исследования UCL, «Если вы собираетесь изучать эти процессы, [fNIRS] в значительной степени индивидуальные."

Будущие применения бесщеточных fNIRS обширны. Инженеры будут продолжать совершенствовать и совершенствовать оборудование fNIRS, и эти технологические достижения позволят исследователям изучить мозг в разнообразных контекстах в естественном мире. Представьте, что вы изучаете, что происходит в мозге головного мозга, делая операцию на мозге. Могут быть исследованы социальные взаимодействия между группами людей – ситуации, в которых для участников используются несколько устройств fNIRS. Перспективны перспективы исследования нейронной активности у спортсменов, летчиков, космонавтов и т. Д. Более того, клиническая наука, возможно, является той областью, в которой участники смогут извлечь максимальную пользу из fNIRS, а именно, нейропсихологи могут использовать этот метод для изучения эффективности вмешательств нейрореабилитации.

Таким образом, будущие исследования помогут дальнейшим образом установить беспроводные fNIRS в качестве действительного метода для изучения сложных когнитивных процессов в естественном мире. Мы действительно на один шаг ближе к пониманию того, что происходит в головах людей, и кажется, что наконец-то может быть ответ на призыв к более экологической психологии (Neisser, 1976).