Медицина

Своевременное подкрепление увеличило эффективность нейрообратной связи

McGovern Institute of Brain Research/MIT

Ученые из НИУ ВШЭ впервые экспериментально показали, что уменьшение задержки в предъявлении сигнала подкрепления повышает эффективность нейрообратной связи (технологии регуляции активности собственного мозга). Этот результат открывает новые перспективы по использованию нейрообратной связи для снижения тревожности и лечения неврологических расстройств. Исследование опубликовано в Journal of Neural Engineering.

Нейрообратная связь (НОС) — это технология нейромодуляции, которая позволяет человеку настраивать параметры активности собственного мозга. НОС использует данные электроэнцефалографии (ЭЭГ), которые предъявляются испытуемому в виде, например, визуального стимула (высоты столбика на экране, яркости экрана) вместе с заданием изменять эти параметры в желательном направлении. Сосредотачиваясь на сигнале НОС, испытуемый старается запомнить связь между параметром и своим состоянием. Это позволяет человеку «почувствовать» активность своего мозга и научиться ей управлять.

Ранее ученые из НИУ ВШЭ продемонстрировали, что довольно часто сигнал подкрепления отстает во времени по отношению к изменениям в нейрональной активности, что ведет к неэффективному обучению и большому разбросу результатов. Для обеспечения доступа в область малых задержек исследователи разработали новый математический метод фильтрации ЭЭГ-сигнала, который дает возможность быстрой оценки параметров ритмической активности мозга.

«Этот метод обеспечил нам доступ в ранее неизведанную область взаимодействия с мозгом при малых задержках ответов от внешней системы. Он позволил мозгу воспринимать искусственно созданную петлю обратной связи как часть собственной нейронной сети. Это качественный скачок, который открывает новую эру в исследовании парадигмы нейрообратной связи», — рассказывает один из авторов исследования Алексей Осадчий.

Воспользовавшись разработкой, ученые смогли впервые в мире поставить эксперимент, в котором исследовалось влияние задержки сигнала подкрепления на эффективность тренировки нейрообратной связи. В ходе эксперимента 40 испытуемых учились увеличивать мощность собственного альфа-ритма на основе сигнала обратной связи, предъявляемого на экране компьютера. Участники были разделены на четыре группы. Первая группа получала сигнал с минимально достижимой задержкой в 240 мс. Сигнал обратной связи испытуемых во второй и третьей группах был искусственно задержан на 250 и 500 мс соответственно, а для испытуемых четвертой группы обратная связь вообще не была связана с активностью мозга.

Оказалось, что испытуемые из группы с минимальной задержкой за меньшее число тренировок достигали определенной мощности альфа-ритма по сравнению с испытуемыми из других групп. Более того, анализ мощности альфа-ритма после тренировки показал, что только у испытуемых из группы с минимальной задержкой наблюдался сохранившийся прирост мощности ритма. Этот результат особенно важен, так как достижение устойчивых изменений и есть результат НОС-тренинга.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.