Дослідники з’ясували, як підвищити ефективність навчання за допомогою нейрозворотного зв’язку
Мозок людини завжди електрично активний. Нейрони — маленькі, але дуже складні обчислювальні пристрої, у тому числі складається мозок — обмінюються інформацією у вигляді коротких електричних імпульсів. Сукупність великої кількості цих імпульсів, розподілених у часі і які у різних ділянках мозку, породжує коливання електричного потенціалу лежить на поверхні голови. Подібно до кардіограми, використовуючи методи реєстрації коливань електричного потенціалу по поверхні голови (електроенцефалограму), ми можемо судити про активність мозку. За швидкістю коливань поділяють кілька типів активності - альфа, бета, гама, тета і дельта-хвилі. Їх можна реєструвати за допомогою електроенцефалографії, перекодувати в доступну для сприйняття форму, наприклад, яскравість комп'ютерного екрана і пред'являти людині в режимі реального часу. На цьому будуються принципи технології нейрозворотного зв'язку — одного з видів зворотного біологічного зв'язку, за допомогою якого людина може навчитися регулювати активність власного мозку.
Вперше про нейрозворотний зв'язок, як про метод, за допомогою якого можна навчити людину регулювати електромагнітну активність головного мозку, заговорили у 1960 році у зв'язку з дослідженнями Джозефа Каміа з університету Чикаго. Як показав Каміа, суть цього явища в тому, що, з одного боку, людина, отримуючи зворотний зв'язок про свою мозкову активність, навчається впливати на цю активність, а з іншого боку, вчиться визначати поточний стан своєї мозкової активності, наприклад, домінування певного ритму .
В експерименті, який провели дослідники Центру нейроекономіки та когнітивних досліджень та Інституту проблем машинознавства РАН, за допомогоюелектроенцефалографії оцінювалася інтенсивність альфа-активності мозку (альфа-хвилі пов'язані з умінням людини розслаблятися, здатністю справляти зі стресом, а також засвоювати нову інформацію). Досліджувані бачили інформацію про свою альфа активність у вигляді насиченості червоного кольору екрана монітора і намагалися подумки зробити цей колір найбільш насиченим.
У дослідженні взяли участь 18 осіб, 9 з яких (експериментальна група) отримували реальний зворотний зв'язок про свої зусилля, тобто бачили насиченість кольору, яка відображала поточний рівень альфа-активності. А контрольна група отримувала хибний зворотний зв'язок, тобто зміни інтенсивності кольору були пов'язані з рівнем альфа-активності мозку цих піддослідних.
Протягом 2 днів обидві групи проходили 5 сесій на день по 2 хвилини кожна. Випробуваним не пропонувалася жодна стратегія, за допомогою якої вони могли б поліпшити показники.
В експериментальній групі наприкінці першого дня всі піддослідні показали збільшення зростання альфа-активності, на початку другого дня показники альфа-активності були трохи нижчими, ніж наприкінці першого, але протягом дня продовжували зростати і перевищували значення, що спостерігаються наприкінці першого дня. Два дні тренування в парадигмі нейрозворотного зв'язку виявилися достатніми для значного збільшення альфа-потужності. У контрольній групі такого збільшення немає.
Альфа-активність нестаціонарна і у вигляді особливих сплесків, кожен із яких може бути охарактеризований тривалістю і амплітудою. Крім того, важливим параметром є кількість таких сплесків за одиницю часу.
Після того, як експериментатори порівняли динаміку зміни амплітуди, тривалості та частоти появи сплесків у процесі тренування у всіх учасників у різніУ дні, з'ясувалося, що найбільш значущі зміни зазнає саме число альфа-сплесків в одиницю часу. Тобто, навчаючись у парадигмі нейрозворотного зв'язку, людина вчиться керувати входом до цільового альфа-стану – це нові дані в дослідженнях механізмів нейрозворотного зв'язку.
«Виявилося, що саме частота появи альфа-сплесків — тренований показник, за допомогою якого ми можемо впливати на альфа-активність загалом, на відміну від амплітуди та тривалості, які, ймовірно, закодовані на нижчому рівні, — підкреслює Олексій Осадчий. — А це означає, що в терапії та навчанні нам необхідно давати людям зворотний зв'язок саме за тим параметром, на який вони справді можуть вплинути. У нашому випадку – за кожен вхід у стан, за кожен новий сплеск. Бажано, щоб таке підкріплення людина отримувала з якнайменшою затримкою — це те, над чим ми зараз працюємо».
Вчені припускають, що отримані ними дані справедливі як для альфа-хвиль, але й інших типів електромагнітних частот, найближчим часом подібний експеримент буде проведено інших типів хвиль.
Тренування в парадигмі нейрозворотного зв'язку допомагають скоротити ймовірність нападів у хворих на епілепсію, зняти деякі прояви СДВГ (синдрому дефіциту уваги та гіперактивності) та полегшити стан людини при депресії. Крім того, нейрозворотний зв'язок як технологія допомагає спортсменами керувати їх психоемоційним станом. Також вона використовується при оволодінні мистецтвом медитації, для покращення пам'яті, уваги та підвищення здатності людини зосереджуватись. На думку дослідників, знання про те, які саме регуляторні механізми включаються за тієї чи іншої форми нейрозворотного зв'язку, дозволять суттєво підвищити ефективністьцієї технології та відкрити доступ до нових, досі недосліджених ресурсів людського мозку.