TechFusion.ruМедицинаКак это устроено: нейроинтерфейс для медитации

Как это устроено: нейроинтерфейс для медитации

мозг
Дарья Шипачева

Дарья Шипачева

Писатель текстов. Medical geek. Тренер по йоге
Дарья Шипачева

В рубрике «Как это устроено» мы рассматриваем всем известные явления, открытия и изобретения с точки зрения науки — и объясняем сложные исследования простыми словами. Не так давно мы рассказывали о том, как популярна традиционная медитация — один из трендов биохакинга. В этом выпуске выясним, как выглядит медитация с точки зрения нейрофизиологов и как технологии меняют подход к этой практике.

Однажды я попала на интересный перформанс. Два парня сидели на стуле, увешанные электродами, и усиленно старались войти в медитативное состояние. Электроды на их головах регистрировали электроэнцефалограмму (ЭЭГ) — электрическую активность мозга. По идее, ритмы мозга в итоге должны были синхронизироваться, вводя подопытных в некое общее медитативное состояние. К тому же, оно должно было войти в резонанс с определенным музыкальным ритмом.

Я не единожды употребила словосочетание «должно было», потому что на деле это не сработало. Нейроинтерфейс — штука сложная, и сходу настроить мозги двух незнакомых людей на одну волну получается не всегда. Но как это в принципе работает? И какого эффекта можно достичь, если все-таки правильно настроить нейрофидбек?

Биологическая обратная связь

Технология нейрофидбека, или биологической обратной связи от мозга, далеко не нова. Первые попытки применить биологическую обратную связь (БОС) в медицинской практике появились еще в середине 50-х годов прошлого века. Тогда ученые выяснили, что можно регистрировать некоторые параметры тела — пульс, давление или активность мозга, — а затем управлять ими по системе обратной связи, достигая нужного состояния.

Принцип прост. Представим, что человек измеряет пульс (например, с помощью фитнес-трекера) и видит его колебания в режиме реального времени. Его цель — достичь ЧСС в 60 ударов в минуту. Человек видит, что когда он дышит быстро и часто, показатели пульса увеличиваются, а когда дыхание размеренное и глубокое, пульс замедляется. В итоге человек учится дышать в таком ритме, чтобы его пульс приблизился к искомым значениям.

Примерно то же самое можно делать с мозговой активностью. В конце 60-х ученые обнаружили, что человек может управлять параметрами своей ЭЭГ, если визуализировать его мозговые ритмы и показывать их человеку в реальном времени. С тех пор появилось много технологий, которые облегчают проведение БОС-терапии, делают ее увлекательной и интерактивной.

В одной из московских клиник, к примеру, детям предлагают сыграть в компьютерную игру… своими мозговыми волнами. Поведение персонажа в игре зависит от активности мозга ребенка. К примеру, чтобы самолет полетел быстрее, пациенту нужно сконцентрироваться, задействовав определенные типы мозговых волн.

Так компьютерная игра в течение многих сессий позволяет закрепить «правильные» ритмы мозга. Это помогает справиться с тревожными и депрессивными состояниями, нарушениями сна, речи, улучшить состояние при синдроме дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).

Машина сновидений

Вы когда-нибудь мечтали переместиться в место из ваших фантазий с помощью технологий? Например, оказаться на морском берегу — и погрузиться в релаксацию? Возможно, вскоре эта мечта станет реальностью. Представьте: вы приходите домой после напряженного дня в офисе. Надеваете шлем виртуальной реальности со встроенными электродами, которые считывают активность вашего мозга. Выбираете сценарий «Морской берег» и нажимаете на пуск.

Но этого недостаточно, чтобы тут же погрузиться в свою фантазию. Для начала вы должны достичь того самого расслабленного состояния — и в качестве награды окажетесь на побережье. Электроды в вашем шлеме непрерывно регистрируют ЭЭГ — и только когда ваша мозговая активность будет выглядеть так же, как у человека на отдыхе, вы получите картинку морского берега.

Нечто подобное уже существует в виде прототипа. Проект называется Dream Machine, его автор — ученый и предприниматель Джамиль Эль Имад. Джамиль — один из участников исследовательской группы Human Brain Project, швейцарского проекта по изучению головного мозга. Задача исследователей — создать первую в мире компьютерную модель человеческого мозга.

Одно из достижений Эль Имада — создание экосистемы под названием NeuroPro, в рамках которой исследователи собирают в облаке данные множества электроэнцефалограмм. Затем с помощью алгоритмов машинного обучения ученые анализируют разные паттерны мозговой активности. Распознав, как ведет себя мозг человека в разных состояниях, исследователи могут предлагать решения для управления сознанием — такие, как Dream Machine.

Техноашрам

Российские исследователи не отстают — они тоже хотят создать свой нейроинтерфейс для медитации. И даже приглашают желающих поучаствовать в проекте «Техноашрам» в качестве ученых или практиков. Задача добровольцев — входить в определенное состояние сознания. Экспериментаторы будут регистрировать их ЭЭГ. На основе полученных данных ученые планируют разработать программу, которая сможет анализировать данные ЭЭГ и различать состояния человека по картине мозговых волн.

А следующий шаг — создать алгоритм визуализации, с помощью которого человек сможет быстро войти в нужное состояние. Необходимо зарегистрировать, какие именно изображения, звуки и тактильные ощущения помогают настроить мозг на нужную волну — впоследствии именно эти сенсорные стимулы можно будет использовать для управления сознанием. При этом они могут быть универсальными или адаптированными под конкретного пользователя.

Подобным образом британские нейрофизиологи обнаружили песню, которая на 65% (в среднем) снижает тревожность. Вот так, исследуя мозговую активность, можно найти инструменты для создания определенного состояния (они могут одновременно включать картинку, звук и даже тактильные ощущения), а затем запускать их — по необходимости. И добавить обратную связь: например, чем «спокойнее» выглядят мозговые волны, тем медленнее становится музыка, что еще больше расслабляет человека.

Можно ли воссоздать конкретную картинку «из головы»?

Допустим, вы хотите перенестись в свое далекое воспоминание из детства, воссоздав картинку и ощущения из того момента. Возможно ли это? Чтобы разобраться в этом, поговорим об ограничениях нейрофидбека.

Ведущая одной из лекции про нейроинтерфейсы приводила занятную аналогию: представьте себе футбольный матч на большом крытом стадионе. По полю бегают футболисты, раздается свисток арбитра, игроки что-то кричат друг другу. На трибунах сидят зрители, поддерживая каждый свою команду. А наверху, под самой крышей, висит один микрофон, который транслирует все звуки со стадиона.

Услышите ли вы по трансляции, что сказал один футболист другому и за кого болеет Вася с 22 ряда? Конечно, нет. Все, что вы услышите — это гул толпы, который усиливается, когда одна из команд забивает гол.

Примерно так и с мозгом. Электроды на голове — это микрофон под крышей. Хотя, на самом деле, у нас есть еще и череп, и твердая мозговая оболочка, которые ухудшают «слышимость» и создают помехи — так что скорее даже микрофон над крышей.

С таким уровнем точности мы можем различить какие-то общие состояния — например, тревожное/расслабленное, веселое/грустное, активное/пассивное. Но у нас не получится прочитать конкретные мысли, расшифровать сны или образы в голове человека. Для этого нужно было бы присоединить электрод к каждому нейрону в мозге, как если бы мы повесили по микрофону на каждого футболиста и на каждого зрителя. И даже если бы это было возможным, нам пришлось бы использовать очень серьезные технологические мощности, чтобы вычленить из огромного массива данных конкретные мысли.

Пока у нас нет ни столь продвинутых программ, ни технологий, которые могли бы зафиксировать активность каждой клеточки мозга. Возможно, в отдаленном будущем они появятся — и тогда управление сознанием выйдет на совершенно иной уровень.

Фото на обложке: WikiMedia Commons