Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга

Одна из причин, по которой мы можем изменить наш мозг лишь с помощью воображения, заключается в том, что, с точки зрения нейрофизиологии, мысленное представление какого-либо действия и его совершение не очень отличаются. Когда люди закрывают глаза и представляют простой объект, такой как буква «а», активируется первичная зрительная кора, словно они действительно смотрят на эту букву. Сканирование мозга показывает, что в процессе действия и его мысленного представления происходит активация ряда одинаковых участков мозга. Именно поэтому визуализация может улучшить исполнение.

С помощью эксперимента, который поражает своей простотой, Гуанг Ю и Келли Коул доказали, что визуализация использования мышц действительно их укрепляет. В исследовании участвовали две группы, одна из которых выполняла физическое упражнение, а другая представляла, что занимается им. Обе группы тренировали мышцы пальца с понедельника по пятницу в течение четырех недель. Первая группа выполняла серии из 15 максимальных сокращений мышцы с двадцатисекундным перерывом на отдых. Члены второй группы просто представляли, что совершают 15 максимальных сокращений мышцы, и одновременно воображали, что слышат голос, который кричит им: «Сильнее! Сильнее! Сильнее!».

К концу исследования испытуемые, выполнявшие физическое упражнение, как и ожидалось, увеличили мышечную массу на 30 %. У тех, кто только представлял

, что делает упражнение, за тот же период времени мышечная сила возросла на 22 %. Объяснение этих результатов кроется в двигательных нейронах мозга, которые «программируют» движения. Во время воображаемых сокращений нейроны, отвечающие за связывание последовательностей указаний для движений, активируются и укрепляются, приводя к повышению силы мышц при их сокращении.

Остерегайтесь своих намерений, ибо они могут реализоваться

Это исследование положило начало разработке первых приборов, которые реально «читают» намерения людей. Приборы для «перевода намерений» получают доступ к двигательным программам человека или животного, представляющего какое-либо действие, расшифровывают характерную электрическую «кривую» и передают команду на прибор, который претворяет задачу в действие.

В настоящее время подобные приборы разрабатываются для того, чтобы полностью парализованные люди могли двигать предметы.

Разработка этих приборов проходила в несколько этапов. В середине 1990-х годов двое нейробиологов из Университета Дьюка — Мигель Николелис и Джон Чапин — начали проведение серии поведенческих экспериментов, целью которых было научиться читать намерения животных. Они тренировали крысу нажимать на педаль, соединенную с рычагом, находившимся за пределами клетки. Каждый раз, когда крыса нажимала на педаль, электронное устройство наклоняло рычаг, и из желоба вытекала вода, которую она могла выпить. У крысы была удалена небольшая часть черепа, и в двигательную кору мозга вживлена группа электродов. Эти электроды фиксировали активность 46 нейронов в двигательной коре, задействованной в планировании и программировании движений (нейронов, которые обычно посылали команды по спинному мозгу к мышцам). Поскольку целью эксперимента была регистрация сложных намерений, оценка активности 46 нейронов должна была проводиться одновременно. Каждый раз, когда крыса дотрагивалась до педали, Николелис и Чапин регистрировали активацию программирующих движение нейронов, а небольшой компьютер оценивал и обрабатывал их сигналы. Вскоре компьютер «распознал» паттерн нейронной активности для нажатия на педаль.

После того, как крыса научилась нажимать на педаль, Николелис и Чапин отсоединили ее от устройства, подающего воду. Теперь, когда крыса давила на педаль, ничего не происходило. Она отчаянно повторяла нажатие множество раз, но безрезультатно. Затем исследователи подсоединили подающее воду устройство к компьютеру, который был подключен к нейронам крысы. Теперь, в теории, каждый раз, когда у крысы появлялось намерение нажать педаль, компьютер должен был узнавать паттерн активации нейронов и посылать сигнал на устройство, чтобы оно выпустило воду.

Всего через несколько часов крыса поняла, что для того чтобы получить воду, вовсе не обязательно нажимать на педаль. Достаточно просто представить свою лапу, нажимающую на педаль, и вода появится! Николелис и Чапин обучили выполнению этого задания четырех крыс.