Ультразвук допоможе розгадати таємницю свідомості людини

У 1998 році нейробіолог Крістоф Кох уклав парі з філософом Девідом Чалмерсом, що протягом 25 років науковці відкриють нейронні корелянти свідомості. Він був упевнений, що людство стоїть на порозі розв'язання так званої важкої проблеми: як фізична тканина мозку породжує потоки почуттів, відчуттів та думок, що складають наш досвід неспання. Кілька років тому Кох програв парі та вручив опоненту ящик вишуканого вина на конференції у Нью-Йорку.

Проте багато науковців досі вірять, що наукові ключі до царства свідомості знаходяться в межах досяжності. Останнім часом деякі з них зосереджують увагу на новій технології під назвою транскраніальний фокусований ультразвук. Акустичні хвилі передаються через череп глибоко у внутрішні тканини. Ці хвилі можна використовувати для стимуляції конкретних цільових ділянок розміром лише кілька міліметрів та для моніторингу змін, що виникають внаслідок цього.

Двоє дослідників з Массачусетського технологічного інституту окреслили конкретні способи використання технології для вивчення важкої проблеми. Оскільки транскраніальний фокусований ультразвук пропонує потужний та неінвазивний спосіб змінювати активність мозку, він дозволить науковцям вперше відстежувати причинно-наслідкові зв'язки. У новій статті, опублікованій у виданні Neuroscience and Biobehavioral Reviews, вони викладають серію експериментів, спрямованих на з'ясування того, як і де у мозку виникає свідомість.

«Транскраніальний фокусований ультразвук дозволить стимулювати різні частини мозку у здорових людей способами, які раніше були неможливі», — пояснив Деніел Фрімен, дослідник з Массачусетського технологічного інституту та співавтор статті. «Це інструмент, корисний не лише для медицини чи фундаментальної науки, але й може допомогти вирішити важку проблему свідомості. Він може досліджувати, де саме у мозку знаходяться нейронні ланцюги, що генерують відчуття болю, зору або навіть щось настільки складне, як людська думка».

Більшість існуючих технологій моніторингу мозку, таких як магнітно-резонансна томографія, електроенцефалографія або інші форми ультразвуку, забезпечують візуалізацію наявної активності у нейронній тканині, але не можуть її змінювати, тому не здатні вимірювати причину та наслідок. Інші форми стимуляції мозку, такі як транскраніальна магнітна або електрична стимуляція, існують давно, але це грубі інструменти. Вони можуть впливати лише на великі ділянки кори. Транскраніальний фокусований ультразвук може націлюватися на конкретні ділянки глибоко у мозку, які багато теорій свідомості вважають вирішальними, та створювати зображення з набагато вищою роздільною здатністю.

«Це справді перший раз в історії, коли можна модулювати активність глибоко у мозку, на сантиметри від шкіри голови, досліджуючи підкіркові структури з високою просторовою роздільністю», — додав Фрімен. «Існує багато цікавих емоційних ланцюгів, що знаходяться глибоко у мозку, але до цього часу ви не могли маніпулювати ними поза операційною».

Фрімен та його колеги особливо зацікавлені у вирішенні фундаментальної суперечки про походження свідомого досвіду: чи потрібні для нього ментальні процеси вищого порядку, такі як міркування або саморефлексія, що пов'язують активність з різних ділянок мозку в єдине ціле, чи конкретні патерни локалізованої активності породжують певні суб'єктивні переживання без потреби у таких інтерпретаційних накладках.