Исследование показало, что тщательно контролируемая электростимуляция мозга может улучшить математические навыки, особенно у людей со слабыми связями в определённой части мозга.
(Фото: AlbertPego, Getty Images)
Новое исследование показало, что незаметные электрические сигналы, поступающие в мозг, могут улучшить математические навыки студентов.
По словам исследователей, технология уже близка к тому, чтобы её можно было использовать в домашних условиях, хотя один из экспертов подчеркнул, что необходимы дополнительные исследования.
В новом исследовании приняли участие 72 студента Оксфордского университета. Исследователи оценили математические способности добровольцев с помощью тестов, а затем разделили студентов на три подгруппы с одинаковыми способностями, то есть в каждой группе были люди как с более слабыми, так и с более сильными математическими навыками.
Для проведения эксперимента участникам каждой группы на кожу головы накладывали электроды, которые могли подавать в мозг слабые электрические сигналы. Две группы получали стимуляцию либо дорсолатеральной префронтальной коры (dlPFC), либо задней теменной коры (PPC) — областей мозга, связанных с математическими способностями в предыдущих исследованиях. Третья группа получала ложную стимуляцию.
Затем команда применила транскраниальную стимуляцию случайным шумом (tRNS). Это лишь один из многих видов неинвазивной стимуляции мозга, но известно, что он более комфортен, чем другие варианты. Сила тока, проходящего через кожу головы, очень мала.
«Большинство людей не чувствуют, стимулируют их или нет», — говорит старший автор исследования Рой Коэн Кадош, нейробиолог из Университета Суррея. Каждый участник экспериментальной группы в течение пяти дней проходил 150-минутную стимуляцию в сочетании с математическими тестами.
Тесты оценивали навыки вычислений и «заучивание наизусть». Для обучения вычислениям требуются уже имеющиеся математические способности, а участникам предлагается найти ответ на поставленную задачу. Для обучения заучиванию наизусть математические способности не требуются, а участникам предлагается запомнить ряд представленных уравнений.
Основываясь на прошлых исследованиях, авторы выдвинули гипотезу, что стимуляция dlPFC улучшит обучение вычислениям, поскольку эта область связана с приобретением новых навыков и высоким уровнем когнитивных способностей. Они думали, что стимулирование PPC, тем временем, который занимается восстановлением уже приобретенных навыков, могло бы улучшить обучение строевой подготовке. В ходе исследования они обнаружили, что стимуляция dlPFC действительно была связана с улучшением вычислительных способностей, но стимуляция PPC не улучшала обучение строевой подготовке.
Перед началом тестирования команда измерила степень связи между лобными и теменными долями мозга участников, расположенными в передней и верхней частях мозга. Эти две доли являются местом расположения дорсолатеральной префронтальной коры и постцентральной извилины соответственно и активируются вместе во время изучения математики. Команда выдвинула гипотезу, что более сильная связь между этими двумя долями будет связана с более эффективным изучением вычислений. Это подтвердилось данными: на исходном уровне команда зафиксировала более сильную связь у участников с более развитыми способностями к вычислениям.
Людям с более слабыми нейронными связями, которые участвовали в группе с имитацией стимуляции, было сложнее справиться с задачами на вычисления, чем людям с более сильными нейронными связями из той же группы. Но у людей со слабыми нейронными связями, которым стимулировали дорсолатеральную префронтальную кору, результаты улучшились больше всего.
Примечательно, что более раннее небольшое исследование, проведённое командой с участием преподавателей математики, показало, что стимуляция на самом деле ухудшает результаты студентов на экзаменах по математике. Это говорит о том, что тем, у кого уже есть высокие математические способности, следует избегать стимуляции.
«Это оптимальная система, — сказал Кадош о мозге профессоров математики. — Если добавить в неё новый шум, это приведёт к негативным последствиям».
Кадош — соучредитель компании Cognite Neurotechnology, занимающейся стимуляцией мозга. Он с оптимизмом смотрит на перспективы внедрения этой технологии для широкой публики. Кадош сказал, что она может быть полезна в университетах, на рабочих местах и в учебных центрах. Он добавил, что заинтересован в распространении этой технологии среди людей с трудностями в обучении и нарушениями развития нервной системы, такими как синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).
Тем временем Сун Джу Ким, психолог из Бингемтонского университета, не принимавший участия в исследовании, отметил, что, хотя подобные устройства для стимуляции уже одобрены для использования в домашних условиях, анализ их эффективности показал, что необходимы дополнительные исследования.
Ким добавила, что такие устройства, возможно, придётся адаптировать под каждого пользователя, чтобы они отражали различия в структуре их мозга. «Если вы нацелены на стимуляцию определённых участков мозга, это может не сработать, если вы не учтёте анатомическую структуру мозга конкретного человека», — сказала она.
Кадош также отметил, что любые потребительские устройства, созданные на основе этих исследований, должны быть подкреплены убедительными доказательствами. Он заявил, что многие существующие потребительские устройства для стимуляции мозга имеют слабую научную основу. «Нам нужно показать, что мы можем использовать эту технологию дома», — сказал он.