Никого не удивит картина из жизни студента: долгая зубрежка с чашкой кофе или банкой энергетического напитка. Но, быть может, существует лучший, быстрый и безопасный способ усвоить сложный новый материал? Что если реальностью станет что-то вроде «думательной шапки», усиливающей когнитивные способности?
В новом исследовании, опубликованном в Journal of Neuroscience, психологи из Университета Вандербильта Роберт Рейнхарт, кандидат в доктора философии, и Джеффри Вудман, доцент кафедры психологии, показывают, что можно избирательно манипулировать нашей способностью к обучению, стимулируя мозг слабым электрическим током, и что этот эффект может зависит от направления тока.
Медиальная лобная кора, как полагают, является частью мозга, которая отвечает за инстинктивное «Ой!» — реакцию, которую мы показываем, когда допускаем ошибку. Предыдущие исследования показали, что сигнал исходит от этой области мозга через доли секунды после того как человек делает ошибку, но еще не понял, почему. Рейнхарт и Вудман захотели проверить идею, что эта деятельность влияет на процесс обучения, потому что это позволяет мозгу учиться на своих ошибках. «Все началось с вопроса: какова реальная функция этих мозговых волн? — говорит Рейнхарт. Мы хотели добраться до мозга и проконтролировать своего внутреннего критика».
Перед Рейнхартом и Вудманом встала задача проверить несколько гипотез: во-первых, они хотели установить, что действительно можно контролировать электрофизиологические реакции мозга на ошибки, и во-вторых, что эффект может быть намеренно регулируемым в зависимости от направления электрического тока, применяемого для его создания. На обоих направлениях уже проводились исследования, но это были опыты на животных. Кроме того, исследователи задались целью посмотреть, насколько долго длится наблюдаемый эффект и можно ли результаты использовать для решения других задач.
Использовав эластичную повязку, фиксирующую два электрода на щеке и макушке головы, исследователи производили 20-ти минутную транскраниальную стимуляцию постоянным током (tDCS) каждого испытуемого. При tDCS очень слабый постоянный ток проходит от анода через кожу, мышцы, кости и мозг, к катоду. «Это один из самых безопасных способов неинвазивной стимуляции мозга», — рассказывает Рейнхарт. Способ настолько деликатен, что испытуемые сообщили о всего лишь нескольких секундах покалывания или зуда в начале каждой сессии стимуляции.
Испытания состояли из трех сессий, произвольно задавалось направление тока, для контрольных результатов покалывание от электрического тока было симуляцией, никак не влияющей на мозг. Испытуемые не могли определить разницу в условиях испытаний.
После 20 минут стимуляции, испытуемые получали обучающую задачу, которая заключалась в том, чтобы выяснить методом проб и ошибок, какие кнопки на игровом контроллере соответствуют определенным цветам, отображаемым на мониторе. Задача усложнялась тем, что на то, чтобы правильно отреагировать, выделялось крайне ограниченное время. Было множество возможностей, чтобы ошибиться — и, следовательно, много возможностей для медиальной фронтальной коры проявить свои свойства.
Исследователи измерили электрическую активность мозга каждого участника эксперимента. Это позволило им наблюдать, как мозг изменяется, в момент, когда участник совершал ошибку, и, самое главное, позволило определить, как сигналы мозга изменялись под влиянием электростимуляции.
При использовании анодного тока (направление тока от макушки головы к щеке), сигнал мозга был почти вдвое сильнее контрольного в лучшем результате, а в среднем оказался значительно выше у 75 процентов испытуемых. Это нашло отражение в их поведении; они сделали меньше ошибок и учились на своих ошибках быстрее, чем они делали после того, как были обмануты поддельным стимулом.
Когда использовался катодный ток, исследователи наблюдали противоположный результат: всплеск был значительно меньше, а испытуемые сделали больше ошибок, им требовалось больше времени для решения задачи.
«Когда мы регулируем процесс «внутреннего критика», мы делаем вас более внимательными, вы менее подвержены ошибкам, более приспособлены к новым или изменяющимся ситуациям», — говорит Рейнхарт.
Эффект не зависит от личности испытуемого, процент ошибок у разных людей отличался только на 4 процента в разные стороны, и поведенческие коррективы формировались за считанные 20 миллисекунд — это ясно отражалось в Электроэнцефалограмме. «Показатели, которые дала стимуляция электрическим током, значительно выше, чем те, что дали исследования лекарственных средств или других видов психологической терапии», — заявил Вудман.
Исследователи обнаружили, что воздействие двадцатиминутной стимуляции длилось около пяти часов и проявлялось при решении различных задач.
Возможная польза от внедрения изученного метода выходит за рамки возможности улучшения процесса обучения. Просматривается перспектива лечении таких заболеваний, как шизофрения и СДВГ.
