Виртуальная реальность усиливает ритмы мозга, важные для нейропластичности, обучения и памяти

132

Сотрудники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе установили, что мозг крыс проявляет уникальную электрическую активность в ответ на погружение в виртуальную реальность.

В головном мозге млекопитающих, таких как крысы или люди, есть области, в которых нейроны решают разные задачи. Одной из подобных специализированных областей является гиппокамп, который участвует в формировании эмоций, переносе данных из кратковременной в долговременную память и пространственном ориентировании.

Разные области «омываются» электрическими колебаниями (волнами) с разной частотой. Наука выделяет несколько основных типов мозговых волн. Например, бета-волны доминируют, когда вы сосредоточены и заняты. Альфа-волны — когда вы отдыхаете.

В данном исследовании учёных удивили тета-волны. Они вспыхивают в мозге, когда вы мечтаете, во время бега или в других сценариях расслабления. Тета-волны, омывающие гиппокамп, запускают появление потока идей. Оно имеет решающее значение для нашей способности учиться и запоминать, а также для пластичности, то есть способности мозга приспосабливаться к новому. Эти колебания взаимодействуют с другими мозговыми волнами, вызывая личные воспоминания, которые часто теряются при болезни Альцгеймера.

Гиппокамп крыс в виртуальной реальности накрывала странная тета-волна с частотой, характерной именно для виртуального мира. Другими словами, их мозг непроизвольно реагировал на нахождение в искусственном мире, отличая реальную реальность от виртуальной реальности.

Для этого крысам не надевали маленькие очки. Их помещали в физическое пространство, имитирующее реальное: комнату, на стенах которой меняющееся в соответствии с движениями крысы изображение ясно передавало пространственное перемещение и имитировало некоторые объекты реального мира — например, воду.

Реальным аналогом этого пространства выступил построенный в лаборатории и повторяющий виртуальный мир полигон.

Команда имплантировала в мозг семи крыс системы с более чем 1000 электродов, каждый из которых намного тоньше человеческого волоса, и начала следить за электрической активностью в связке с гиппокампом. Крысы бегали как в виртуальной реальности, так и в реальном мире.

Но в ​​виртуальной реальности они бегали быстрее, а их гиппокамп начал испытывать колебания по своеобразной схеме, вдвое медленнее, чем нормальные тета-волны. Авторы окрестили эту частоту «эта»; она действовала как своего рода внутренний фитнес-трекер, подключаясь только в том случае, если крысы бежали, и исчезая при отдыхе. Но даже если забыть об эта-волнах, у крыс, бегающих в виртуальной реальности, усилилась активность тета-волн по сравнению с активностью на реальном полигоне.

По словам авторов, одно из объяснений может заключаться в том, что виртуальная реальность имеет другие сенсорные входы по сравнению с реальной реальностью. Когда мы физически исследуем наш мир, мы получаем информацию от кожи, глаз, носа, ушей и других органов, которые не работают в ВР. Тем более странным оказалась способность виртуальной реальности стимулировать тета-волны и более медленные эта-волны, потому что в искусственной компьютерной среде мы, в основном, полагаемся на зрение.

Учёные обнаружили, что один и тот же нейрон может поддерживать сразу две различные мозговые волны — тета и эта. Нейрон выглядит, как свёкла, с мощными «корнями» на входе, выпуклым телом и единственной выходной ветвью. Входные волокна имеют решающее значение для тета-волн, но выпуклое тело, кажется, поддерживает эта-волны. Таким образом, две разные части нейрона работают в своих собственных ритмах.

Вывод пока размыт: мозг намного сложнее, чем мы думали, но его изучение может дать нам инструменты для лечения и управления мозговой активностью. Авторы предполагают, что эта-волны могут разбивать активность внутри гиппокампа для анализа на «параллельные потоки обработки информации», позволяя нам при помощи виртуальной реальности лучше учиться и запоминать больше информации.

Исследователи также задались целью понять, можно ли в помощью ВР-симуляций воздействовать на тета-волны так, чтобы нивелировать разрушение нейронных связей в гиппокампе и проблемы связи между участками мозга, провоцирующие нарушения памяти при деменция и болезни Альцгеймера.

Не пропускайте важнейшие новости о дополненной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в TelegramВКTwitter и Facebook!

Далее: Resurgent Biosciences готовит пакет ВР-софта для психоделической терапии