Как восстановить связи между структурами мозга при психических расстройствах?

, Александр Храмов,
доктор физико-математических наук
«Химия и жизнь» №12, 2019

— Вспомните, как он назвал свою расу, — тихо произнес психолог. Тагобар замигал глазами очень медленно. Когда он заговорил, его голос был хриплым шепотом — Существами с великой силой мысли. — Вот именно, — подтвердил Зендоплит.

Джон Гордон, «Честность — лучшая политика»

Во многих фантастических романах есть сцены, когда герой управляет сложным техническим устройством, например, в романе Стивена Кинга «Томминокеры» космический корабль пришельцев управляется мысленными намерениями человека. Возникает вопрос: когда мы сможем прочитать мысли человека и создать устройства (или интерфейсы, говоря компьютерным языком), транслирующие наши мысленные намерения в те или иные команды? По крайней мере, название для них уже есть: нейроинтерфейсы или, для простоты — интерфейсы.

Нейро — нерв, интер — между, фейс — лицо

Художник В. Камаев
До чтения мыслей нейрофизиологам и инженерам еще так далеко, что непонятно, сколько. Однако задача создания интерфейсов мозг—компьютер понемногу решается. Нейроинтерфейсы — это устройства и программы, которые используют эти устройства, то есть которые регистрируют активность в различных областях головного мозга и переводят эти сигналы в команды управления внешним устройством, например, компьютером. «Активность» мозга может проявляться по-разному, и ниже мы это обсудим.

Сама разработка интерфейсов мозг—компьютер весьма востребована и поэтому быстро развивается. Области применения можно условно разделить на несколько групп. Первая — это наука, то есть исследование работы мозга. Вторая группа применений — это медицина: диагностика, лечение и реабилитация. Третья — это управление «силой мысли» всем на свете — экскаватором на Земле, исследовательским роботом на Луне, экзоскелетом для увеличения возможностей здорового человека, коляской для инвалида и автомобилем для них обоих. И вообще помощь частично или полностью парализованным во взаимодействии с внешними устройствами, например, технология neurochat.pro, позволяющая людям с ограниченными возможностями общаться. Тут же, кстати, игровая индустрия — круто мочить монстров силой мысли! Четвертая, не очевидная область, — это тонкое взаимодействие мозга и внешних устройств, в том числе с обратной связью, когда не только человек управляет внешним устройством, но и внешний мир что-то сообщает человеку, как-то на него влияет. Сюда относятся тренировка устойчивости человека к факторам стресса, улучшение владения своим психофизиологическим состоянием, разработка возможности оценивать и передавать эмоции человека устройствам.

Продвижение во всех этих направлениях зависит от понимания того, как работает наш мозг, как его работа отражается в том, что мы можем наблюдать. В современных интерфейсах регистрируют макроактивность головного мозга в виде сигналов электроэнцефалограмм (ЭЭГ), магнитоэнцефалограмм (МЭГ), ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS, Near Infrared Spectroscopy

).

Мозг обрабатывает входящие сенсорные стимулы, например — звук, запах, цвет, вкус, принимаемые через периферические нервы, и подает импульсы на исполнительные механизмы, например, на мышцы и железы. Кроме того, он отвечает за мышление, обучение, обработку зрительной информации, речь, память, эмоции и тому подобное. Все эти действия мозга отражаются в регистрируемой активности головного мозга, например, движение конечностью отражается вполне определенным образом на ЭЭГ человека. Причем если движение не реальное, а только воображаемое, то на ЭЭГ это тоже отражается.

При этом программа в компьютере может как угодно сложно обрабатывать сигнал, она может обучаться, адаптируясь как к задаче, так и к конкретному человеку. Для такого обучения необходима обратная связь — программа должна получать информацию о том, правильно ли она интерпретировала полученные сигналы, правильно ли она «поняла» тот конкретный мозг, с которым работает. При этом программа может отчасти управлять и пациентом, ориентируя его на работу с теми ситуациями, которые она распознает менее успешно. Можно даже сказать, что интерфейс мозг—компьютер использует искусственный интеллект для распознания типов активности мозга.

Первые интерфейсы, упоминаемые в научной литературе, были разработаны в 1973–77 годах научной группой Калифорнийского университета при поддержке Национального научного фонда США и Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США. В экспериментах участвовали добровольцы, на головах которых в затылочной и теменной области размещали пять электродов, а затем обрабатывали получаемые сигналы. В тех работах авторы анализировали особенности структуры сигналов ЭЭГ, возникающие во время предъявления человеку разных изображений, так называемые зрительные вызванные потенциалы. Но это были самые первые попытки.

Пять способов, с помощью которых самонастраивается ваш мозг

Мы, млекопитающие, способны в течение жизни создавать нейронные связи, в отличие от видов с устойчивыми связями. Эти связи создаются по мере того, как окружающий нас мир воздействует на наши органы чувств, которые посылают соответствующие электрические импульсы в мозг. Эти импульсы прокладывают нейронные пути, по которым в будущем быстрее и легче побегут другие импульсы. Мозг каждого отдельного человека настроен на индивидуальный опыт. Ниже приведены пять способов, с помощью которых опыт физически меняет ваш мозг.

Жизненный опыт изолирует молодые нейроны

Постоянно работающий нейрон с течением времени покрывается оболочкой из особого вещества, которое называется миелин. Это вещество значительно повышает эффективность нейрона как проводника электрических импульсов. Это можно сравнить с тем, что изолированные провода могут выдерживать значительно большую нагрузку, чем оголенные. Покрытые миелиновой оболочкой нейроны работают без затраты излишних усилий, что свойственно медленным, «открытым» нейронам. Нейроны с миелиновой оболочкой выглядят скорее белыми, чем серыми, поэтому мы разделяем наше мозговое вещество на «белое» и «серое».

В основном покрытие нейронов миелином завершается у ребенка к возрасту двух лет, по мере того как его тело научается двигаться, видеть и слышать. Когда рождается млекопитающее, в его мозгу должна сформироваться ментальная модель окружающего его мира, что предоставит ему возможности для выживания. Поэтому выработка миелина у ребенка максимальна при рождении, а к семи годам она несколько снижается. К этому времени вам уже не надо учить заново истины, что огонь обжигает, а земное тяготение может заставить вас упасть.

Если вы думаете, что миелин «зря расходуется» на усиление нейронных связей именно у молодых, то следует понимать, что природа устроила именно так по обоснованным эволюционным причинам. На протяжении большей части истории человечества люди заводили детей сразу по достижении половой зрелости. Нашим предкам нужно было успеть решить первоочередные насущные задачи, которые обеспечивали выживание их потомства. Во взрослом состоянии они больше использовали новые нейронные связи, чем перенастраивали старые.

С достижением периода полового созревания человека формирование миелина в его организме вновь активизируется. Это происходит из-за того, что млекопитающему предстоит осуществить новую настройку своего мозга на поиск наилучшего брачного партнера. Часто в период спаривания животные мигрируют в новые группы. Поэтому им приходится привыкать к новым местам в поисках пищи, а также к новым соплеменникам. В поисках брачной пары люди также нередко вынуждены перемещаться в новые племена или кланы и постигать новые обычаи и культуру. Рост выработки миелина в период полового созревания как раз всему этому и способствует. Естественный отбор устроил мозг таким, что именно в этот период он меняет ментальную модель окружающего мира.

Все, что вы целенаправленно и постоянно делаете в годы своего «миелинового расцвета», создает мощные и разветвленные нейронные пути в вашем мозгу. Именно поэтому так часто гениальность человека проявляется именно в детстве. Именно поэтому маленькие горнолыжники так лихо пролетают мимо вас на горных спусках, которые вы не можете освоить, сколько ни стараетесь. Именно поэтому таким трудным становится изучение иностранных языков с окончанием юношеского возраста. Будучи уже взрослыми, вы можете запоминать иностранные слова, но чаще всего вы не можете быстро подбирать их для выражения своих мыслей. Это происходит потому, что вербальная память концентрируется у вас в тонких, не покрытых миелином нейронах. Мощные миелинизированные нейронные связи заняты у вас высокой мыслительной деятельностью, поэтому новые электрические импульсы с трудом находят свободные нейроны. […]

Колебания активности организма в миелинизации нейронов могут помочь вам понять, почему у людей возникают те или иные проблемы в разные периоды жизни. […] Помните, что человеческий мозг не достигает своей зрелости автоматически. Поэтому часто говорят, что мозг у подростков еще не вполне сформировавшийся. Мозг «миелинирует» весь наш жизненный опыт. Так что если в жизни подростка будут иметь место эпизоды, когда он получает незаслуженное вознаграждение, то он накрепко запоминает, что награду можно получить и без усилий. Некоторые родители прощают подросткам плохое поведение, говоря, что «их мозг еще не полностью оформился». Именно поэтому очень важно целенаправленно контролировать тот жизненный опыт, который они впитывают. Если позволить подростку избегать ответственности за свои действия, то можно сформировать у него разум, который будет ожидать возможности уклонения от такой ответственности и в дальнейшем. […]

Жизненный опыт повышает эффективность работы синапса

Синапс — это место контакта (небольшой промежуток) между двумя нейронами. Электрический импульс в нашем мозгу может передвигаться только при том условии, что он достигает конца нейрона с достаточной силой, чтобы «перепрыгнуть» через этот промежуток к следующему нейрону. Эти барьеры помогают нам фильтровать на самом деле важную входящую информацию от не имеющего значения так называемого «шума». Прохождение электрического импульса через синаптические промежутки — это очень сложный природный механизм. Его можно представить себе так, что на кончике одного нейрона скапливается целая флотилия лодок, которая транспортирует нейронную «искру» в специальные приемные доки, имеющиеся у рядом расположенного нейрона. С каждым разом лодки лучше справляются с транспортировкой. Вот почему получаемый нами опыт увеличивает шансы передачи электрических сигналов между нейронами. В мозге человека имеется более 100 триллионов синаптических связей. И наш жизненный опыт играет важную роль, чтобы проводить по ним нервные импульсы так, чтобы это соответствовало интересам выживания.

На сознательном уровне вы не можете решать, какие именно синаптические связи вам следует развивать. Они формируются двумя основными способами:

1) Постепенно, путем многократного повторения.

2) Одномоментно, под воздействием сильных эмоций.

[…] Синаптические связи строятся на основе повторения или эмоций, пережитых вами в прошлом. Ваш разум существует за счет того, что ваши нейроны образовали связи, которые отражают удачный и неудачный опыт. Некоторые эпизоды из этого опыта были «закачаны» в ваш мозг благодаря «молекулам радости» или «молекулам стресса», другие были закреплены в нем благодаря постоянным повторениям. Когда модель окружающего мира соответствует той информации, которая содержится в ваших синаптических связях, электрические импульсы пробегают по ним легко, и вам кажется, что вы вполне в курсе происходящих вокруг вас событий.

Нейронные цепочки формируются только за счет активных нейронов

Те нейроны, которые активно не используются мозгом, начинают постепенно ослабевать уже у двухлетнего ребенка. Как ни странно, это способствует развитию его интеллекта. Сокращение числа активных нейронов позволяет малышу не скользить рассеянным взглядом по всему вокруг, что свойственно новорожденному, а опираться на нейронные пути, которые у него уже сформировались. Двухлетний малыш способен уже самостоятельно концентрироваться на том, что доставляло ему в прошлом приятные ощущения типа знакомого лица или бутылочки с его любимой едой. Он может остерегаться того, что в прошлом вызвало у него отрицательные эмоции, например драчливый товарищ по играм или закрытая дверь. Юный мозг полагается уже на свой небольшой жизненный опыт в том, что касается удовлетворения нужд и избегания потенциальных угроз.

Как бы ни строились нейронные связи в мозге, вы ощущаете их как «истину»

В возрасте от двух до семи лет процесс оптимизации мозга у ребенка продолжается. Это заставляет его соотносить новый опыт со старым, вместо того чтобы накапливать новые переживания каким-то отдельным блоком. Тесно переплетенные нейронные связи и нервные пути составляют основу нашего интеллекта. Мы создаем их, разветвляя старые нейронные «стволы», вместо того чтобы создавать новые. Таким образом, к семи годам мы обычно четко видим то, что уже однажды видели, и слышим уже однажды услышанное.

Вы можете подумать, что это плохо. Однако подумайте над ценностью всего этого. Представьте себе, что вы солгали шестилетнему ребенку. Он верит вам, потому что его мозг жадно впитывает все, что ему предлагается. Теперь предположите, что вы обманули ребенка восьми лет. Он уже подвергает ваши слова сомнению, потому что сравнивает поступающую информацию с уже имеющейся у него, а не просто «проглатывает» новые сведения. В возрасте восьми лет ребенку уже труднее формировать новые нейронные связи, что толкает его на использование уже имеющихся. Опора на старые нейронные цепочки позволяет ему распознать ложь. Это имело огромное значение с точки зрения выживания для того времени, когда родители умирали молодыми и детям с малых лет приходилось привыкать заботиться о себе. В юные годы мы формируем определенные нейронные связи, позволяя другим постепенно угасать. Некоторые из них исчезают, как ветер уносит осенние листья. Это помогает сделать мыслительный процесс человека более эффективным и целенаправленным. Конечно, с возрастом вы получаете все новые знания. Однако эта новая информация концентрируется в тех областях мозга, в которых уже существуют активные электрические пути. Например, если наши предки рождались в охотничьих племенах, то быстро набирали опыт охотника, а если в племенах землепашцев — сельскохозяйственный опыт. Таким образом мозг настраивался на выживание в том мире, в котором они реально существовали. […]

Между активно используемыми вами нейронами образуются новые синаптические связи

Каждый нейрон может иметь много синапсисов, потому что у него бывает много отростков или дендритов. Новые отростки у нейронов образуются при его активной стимуляции электроимпульсами. По мере того как дендриты растут в направлении точек электрической активности, они могут приблизиться настолько, что электрический импульс от других нейронов может преодолеть расстояние между ними. Таким образом рождаются новые синаптические связи. Когда подобное происходит, на уровне сознания вы получаете связь между двумя идеями, например.

Свои синаптические связи вы ощущать не можете, но легко можете увидеть это в других. Человек, любящий собак, смотрит на весь окружающий мир через призму этой привязанности. Человек, увлеченный современными технологиями, все на свете связывает с ними. Любитель политики оценивает окружающую реальность политически, а религиозно убежденный человек — с позиций религии. Один человек видит мир позитивно, другой — негативно. Как бы ни строились нейронные связи в мозге, вы не ощущаете их как многочисленные отростки, похожие на щупальца осьминога. Вы ощущаете эти связи как «истину».

Рецепторы эмоций развиваются или атрофируются

Для того чтобы электрический импульс мог пересечь синаптическую щель, дендрит с одной стороны должен выбросить химические молекулы, которые улавливаются специальными рецепторами другого нейрона. Каждое из нейрохимических веществ, вырабатываемых нашим мозгом, имеет сложную структуру, которая воспринимается только одним специфическим рецептором. Она подходит к рецептору, как ключ к замку. Когда вас захлестывают эмоции, то вырабатывается больше нейрохимических веществ, чем может уловить и обработать рецептор. Вы чувствуете себя ошеломленным и дезориентированным до тех пор, пока ваш мозг не создаст больше рецепторов. Так вы адаптируетесь к тому, что «вокруг вас что-то происходит».

Когда рецептор нейрона продолжительное время неактивен, он исчезает, оставляя место для появления других рецепторов, которые могут вам понадобиться. Гибкость в природе означает, что рецепторы у нейронов должны либо использоваться, либо они могут потеряться. «Гормоны радости» постоянно присутствуют в мозге, осуществляя поиск «своих» рецепторов. Именно так вы и «узнаете» причину своих позитивных ощущений. Нейрон «срабатывает», потому что подходящие молекулы гормонов открывают замок его рецептора. А затем на основе этого нейрона создается целая нейронная цепь, которая подсказывает вам, откуда ожидать радости в будущем.

Изображения: © iStock.

Классификация интерфейсов

Множество нейроинтерфейсов можно разделить на три группы: активные, реактивные и пассивный интерфейсы. Активный интерфейс использует изменения активности мозга, которая непосредственно и сознательно управляется человеком. Например, человек воображает, что двигает правой ногой и правой рукой. Это мысленное усилие приводит к изменениям в электрической активности мозга, на основе которых программа формирует управляющие команды, посылаемые на внешнее устройство, как в интерфейсе для печати текстов Hex-o-Spell

. Реактивный интерфейс формирует управляющие команды, изучая ответ мозга на внешний сигнал, например, свет или звук. Пример реактивного интерфейса — экранная клавиатура с мигающими по очереди символами: мозг откликается, когда мигает тот символ, который задумал человек. Пассивный интерфейс анализирует текущую активность головного мозга, которая возникает сама по себе, в процессе жизнедеятельности человека. Такие интерфейсы могут быть полезны для создания систем мониторинга, которые следят за эмоциональным состоянием, обнаруживают снижение концентрации внимания или потерю контроля над системой.

Активные и реактивные интерфейсы в первую очередь представляют интерес в работе с людьми с ограниченными возможностями. Пассивные, оценивающие состояние человека, могут найти применение в индустрии развлечений, компьютерных играх, нейромаркетинге, а также мониторинге тех или иных эмоциональных и функциональных состояний оператора в человеко-машинных системах. Они могут следить за оператором — не отвлекается ли он, не перевозбужден, наконец, просто — на заснул ли он.

Но как увидеть, что происходит в мозге? Исследование работы нейронов нужно далеко не только для создания интерфейсов. Наблюдение за их работой позволяет обнаруживать повреждения в ткани головного мозга, помогает в диагностике травм мозга, нейродегенеративных изменений в мозге, связанных с возрастом пациента, метаболических нарушений и поражений мозга в более мелком масштабе, в выявлении эпилептических очагов.

В основе работы интерфейса лежит анализ информации, поступающей от пациента по четырем каналам. Это электрические импульсы нейронов, их магнитная активность, скорость течения крови внутри сосудов и изменение метаболизма. Рассмотрим их по очереди.

Запомнить всё: общие рекомендации

Если вы сталкиваетесь с большим потоком информации на учёбе или в работе и вам нужно постоянно держать данные в голове, есть способы добавить мозгу несколько гигабайтов памяти.

Поймите значения

Согласно «кривой забывания», составленной немецким психологом Германом Эббингаузом, срок хранения новой информации в мозге человека при механическом заучивании и без понимания не так высок. Через час можно вспомнить лишь 60% изученного, через 10 часов — 35%, а спустя неделю — не более 20%.

Осмысленная же информация загружается в долгосрочную память и, следовательно, хранится намного дольше, особенно если периодически правильно её повторять.

Повторяйте правильно

Есть универсальный алгоритм повторения информации, состоящий из 3 этапов:

1. Загрузка. Цель этапа — создать максимально прочную нейронную связь, повторяя небольшой объём: в среднем 5 единиц информации подряд, пока следующее и предыдущее повторения не сравняются по скорости.
2. Закрепление. Этап представляет собой регулярные повторения информации в течение недели. Задача — дойти до максимальной скорости и удерживать её 7 дней, каждый раз увеличивая время до следующего повторения. Повторять нужно таким же образом, как на этапе загрузки.
3. Сохранение. Главная задача — периодически повторять информацию, чтобы скорость не снижалась.

Подробный алгоритм правильного повторения информации вы узнаете из этого видео.

Алгори

Когда вы повторяете информацию, разделите её на 2 типа:

• легко вспоминается;
• не вспоминается или вспоминается хуже.

По такому принципу удобно запоминать иностранные слова. Если вы используете карточки (подробный алгоритм описан в статье), при втором повторении разделите их на 2 стопки: те слова, которые вспомнились моментально, и те, что вспомнились чуть медленнее или не вспомнились вообще. С каждой группой нужно работать отдельно, чаще повторяя именно «сложные» карточки.

«Воронка» позволяет повторять легче и эффективнее, поэтому с большим объёмом информации рекомендуем поступать таким образом.

Интервальное повторение

При обычных интервальных повторениях мы вспоминаем материал по одному разу через конкретные промежутки времени. Но эти промежутки подходят далеко не всем — у каждого человека свои особенности памяти.

Представьте, что вам надо вскипятить воду. Вряд ли вы будете включать и выключать газ через определённые промежутки времени: через 2 минуты, потом через 10, потом через 15. Лучше вскипятить воду сразу и поддерживать температуру.

С нейронными связями ситуация аналогичная — интервалы лишь мешают им быстрее закрепиться. Когда нейронные связи прочные, информация забывается медленнее и быстрее воспроизводится в памяти. Почему мы помним известную строчку «Мороз и солнце, день чудесный!»? Всё это работа крепких нейронных связей.

Источник: giphy.com

Поэтому повторять следует до тех пор, пока скорость воспроизведения материала не перестанет расти, то есть темп последних 4–5 повторений будет примерно одинаковым. Промежутки между предыдущим и последующим повторениями нужно постепенно увеличивать, а скорость воспроизведения всегда доводить до максимума. Через некоторое время вы будете всё быстрее и быстрее вспоминать изученное.

Важно: при каждом новом цикле повторений следите за тем, чтобы скорость воспроизведения не падала.

Настройтесь на позитив

Как ни странно, наш настрой и мысли напрямую влияют на процесс. Если изначально вы будете постоянно говорить себе: «У меня никогда не получится выучить это» или «Я не справлюсь с этим никогда», то вряд ли вы достигнете цели. Старайтесь использовать лишь позитивные утверждения, чтобы программировать свой мозг на работу и отличный результат.

Скажите себе: «Я всё вспомню!», «У меня хорошая память, и я с лёгкостью перескажу этот сложный параграф». Дайте себе понять, что так или иначе у вас всё получится.

Электроэнцефалография

Наверное, все читатели «Химии и жизни» знают, что такое электроэнцефалография. И все же напомним, что это запись электрической активности головного мозга с помощью электродов, расположенных на поверхности головы (неинвазивная, или скальповая ЭЭГ) или наложенных непосредственно на кору головного мозга (инвазивная ЭЭГ, или электрокортикограмма). Амплитуда сигнала составляет в первом случае порядка 100 мкВ, во втором — раз в десять больше. Электроды, наложенные непосредственно на кору, дают больше информации. Они позволяют регистрировать даже активность отдельных нейронов. Но этот метод ограниченно применим только в интерфейсах медицинского назначения, когда, скажем, необходимо контролировать активность мозга во время операции. Для широкого использования пригодна только неинвазивная ЭЭГ. Впрочем, и в медицине с ее помощью выявляют различные заболевания мозга, такие как болезнь Альцгеймера, эпилепсия, расстройства сна, внимания, а также отклик мозга при нейрохирургических вмешательствах.

Сигналы электрической активности мозга снимают с помощью нескольких электродов, которые размещают на голове. Тут тоже есть свои тонкости. Если использовать влажные электроды, смазанные проводящей пастой, то сопротивление будет ниже и сигнал лучше, но проще работать с сухими электродами. Такая же проблема с количеством: чем электродов больше, тем больше информации, но проще работать с меньшим количеством. А еще есть скальповые подкожные электроды — тут все ясно из названия.

После того как сигнал снят и очищен от шумов и наводок (скакнуло напряжение в сети, в соседней комнате что-то включили, под окнами проехал трамвай), начинается самое интересное — обработка сигнала. Штука это сложная и многообразная, и в популярной статье можно привести примеры только самой простой и традиционной обработки. Один из вариантов — сигнал разделяют фильтрами на частотные полосы и отслеживают изменения амплитуды колебаний в разных полосах. Этот метод опирается на традиционное разделение сигналов, поставляемых мозгом, на «ритмы» — альфа-ритм, бета-ритм и другие. Можно анализировать так называемые вызванные потенциалы, то есть характерные сигналы, возникающие, когда человеку предъявляется какой-то стимул (вспышка света, незнакомый звук). При этом разные элементы отклика мозга специалисты связывают с разными стадиями обработки стимула (заметил, сопоставил с известными, классифицировал, принял решение, запомнил…).

Различные подходы к сигналам ЭЭГ позволяют получать разные скорости передачи информации, но в общем можно сказать, что регистрация сигналов головного мозга в зрительной коре после предъявления изображений позволяет реализовать скорость передачи информации 60–100 бит/мин, анализ сенсомоторных ритмов, синхронизованных с реальной и/или воображаемой двигательной активностью, позволяет достичь скорости передачи информации в пределах 3–35 бит/мин.

Как формируются нейронные связи

Мы рождаемся со множеством нейронов, но с небольшим количеством контактов между ними. Нейронные связи образуются по мере взаимодействия с окружающим миром, делая нас такими, какие мы есть.

Порой возникает желание или необходимость модифицировать уже сформировавшиеся связи. Кажется, что раз когда-то в детстве они образовались без особых усилий, то и сейчас это будет проще простого. Но если взрослый человек не будет постоянно работать над их созданием, то воспринимать и запоминать новые данные будет сложнее. Новые нервные цепочки не такие прочные, как старые, и разрушаются они быстрее.

Источник: giphy.com

Но есть и другие методы

Для регистрации активности мозга пригодны и другие методы. Например, МЭГ, которая позволяет измерять слабые магнитные поля, генерируемые ионными токами в нейронах мозга. Для детекции очень слабых магнитных полей используют сверхпроводниковые квантовые интерферометры, или СКВИД-датчики. Эта технология позволяет фиксировать события с длительностями порядка миллисекунды и не нужны электроды, поэтому ее используют при работе с детьми и младенцами. Технологию реально применяют, но она очень дорогая, нужен высококвалифицированный персонал и специальная экранированная комната, потому что магнитное поле Земли и промышленные помехи превышают полезный сигнал на девять и шесть порядков соответственно.

В последнее время для регистрации активности мозга все чаще используют спектроскопию в ближней инфракрасной области (NIRS). Это небольшой прибор в виде шапочки, которая надевается на голову. Инфракрасное излучение проникает через кости черепа и прилегающие ткани в лобную и затылочную кору мозга и позволяет оценивать степень окисления гемоглобина, то есть потребление мозгом кислорода. Здесь, в отличие от ЭЭГ и МЭГ, фиксируется сигнал оптической природы — поглощение инфракрасного излучения; этот метод, вообще говоря, давно используется химиками, но, конечно, не в голове испытуемого, а в кювете. В нашем случае метод чаще всего используют для регистрации активности в первичной моторной и префронтальной коре. В первом случае снимают сигналы, соответствующие реальным и воображаемым движениям, во втором случае — сигналы, порождаемые мысленным счетом и логическими задачами, музыкальными и визуальными образами.

Задачи, которые пытаются решать посредством интерфейсов, разнообразны, однако есть общие принципы построения интерфейсов. Сигнал снимается с мозга, обрабатывается и управляет внешним устройством. Человек видит результат обработки и может корректировать его, при этом и человек, и программа обработки приспосабливаются друг к другу. Человек учится говорить внятно, а система учится правильно его понимать.

Обычно «язык», на котором человек говорит с интерфейсом, — это воображение движений различных конечностей, что позволяет относительно устойчиво генерировать несколько команд для управления внешним устройством (например — «влево», «вправо», «вверх», «вниз»). Причем формирование команды может быть либо мгновенным, либо более сложным. Например, мы можем контролировать через интерфейс движение инвалидного кресла, основываясь на мгновенном сигнале мозга, либо следить за его состоянием и формировать команду на основе его изменения. Во втором случае система будет действовать несколько медленнее, но надежнее.

Немного полезной информации о нейронах

Нейроны, в отличие от всех остальных клеток нашего организма, «не умеют» делиться, поэтому до недавних пор ученые были убеждены, что человек всю жизнь живет с тем ограниченным запасом нервных клеток, который достался ему при появлении на свет. Результаты многочисленных современных исследований показали, что данное утверждение не соответствует истине, так как нейроны все же создаются на протяжении всей нашей жизни. Происходит это благодаря стволовым клеткам, которые обладают способностью превращаться в клетки практически любого вида.

Наш мозг обладает собственным запасом стволовых клеток. Ученые пока не могут определить точное число принимающих участие в формировании новых нервных клеток отделов. Научному сообществу известно только то, что новые нейроны формируются в отвечающей за память и эмоции зубчатой извилине гиппокампа и тонком слое клеток, расположенном вдоль желудочков мозга (субвентикулярная зона).

Многие новообразованные нейроны практически сразу же погибают из-за активной работы нейромедиаторов, негативного влияния микросреды, определенных белков и прочей химии, происходящей в нашем головном мозге.

Чтобы новоиспеченная нервная клетка могла продолжить свое существование, ей необходимо сформировать нейронную связь (синапс) с другими нервными клетками. Так как мозгу совершенно не нужны одиноко плавающие нейроны, то он просто уничтожает их, ведь никакой пользы они ему не приносят и в будущем принести не смогут. Те же нейроны, которые смогли установить связь с другими нервными клетками, успешно встраиваются в структуру нашего головного мозга.

Каждый день в структуру мозга может встроиться около 700-800 нейронов, которые сумели выжить и образовать новые нейронные связи.

Запрограммированная мозгом гибель клеток или апоптоз является совершенно нормальным процессом, которого не стоит бояться. При помощи апоптоза мозг наводит порядок и избавляется от ненужных ему нейронов.

Мозг взрослого среднестатистического человека состоит примерно из 85-88 миллионов нервных клеток.

Мозг новорожденного содержит намного больше нейронов, но уже к концу первого года жизни их количество уменьшается практически в два раза. Психофизиолог и сотрудник Психологического института РАО Илья Захаров объясняет это тем, что человеческий мозг активнее всего развивается в первые три года после рождения.

Почему так происходит? Дело в том, что именно в этот период времени ребенок активно познает окружающий мир: он постоянно трогает что-то новое, нюхает его, видит, пробует на вкус или на ощупь и т.д. Все новые знания фиксируются в головном мозгу малыша в виде новых нейронных связей, благодаря которым сохраняются все сформированные и уже закрепленные навыки, весь приобретенный эмоциональный и интеллектуальный опыт.

Хотя человеческий мозг подобным образом развивается на протяжении всей жизни, но «основной рывок» он совершает именно в самом раннем детстве.

Как можно применить

Большинство приложений интерфейсов предназначены для людей с тяжелыми двигательными нарушениями, и можно ожидать, что качество их жизни будет значительно улучшено. Принципиально важным параметром здесь является скорость передачи информации. Пациентов можно условно разделить на три группы. Первая группа — пациенты, которые полностью обездвижены из-за последней стадии бокового амиотрофического склероза или тяжелой формы церебрального паралича. Вторая группа — с остаточной контролируемой двигательной активностью, например, движение или мигание глаз, подергивание губами и тому подобное. Третья группа — с сохранившимся нервно-мышечным контролем, в частности, с нарушениями речи, парезами и т. п.

Пациенты первой группы обычно не могут сознательно управлять интерфейсом. Для третьей группы пациентов использование интерфейсов неэффективно — есть способы, которые могут обеспечить более высокую и стабильную скорость передачи информации. Например, обнаружить движения глаз можно быстрее, проще и точнее, чем модуляции потенциалов головного мозга. C помощью технологии контроля движения глаз (айтрекера) может быть получена скорость набора текста порядка десяти слов в минуту. Естественно, были предложены гибридные системы, например, комбинации нейроинтерфейсов с айтрекерами.

Области приложений в зависимости от скорости передачи данных и состояния здоровья

На рисунке вверху показана взаимосвязь между необходимой скоростью передачи информации, возможностями человека и доступными для него приложениями интерфейса.

Для третьей группы представляет интерес не передача информации, а нейрореабилитация — восстановление утраченных моторных или когнитивных функций у постинсультных пациентов и пациентов с повреждениями спинного мозга. Она основана на использовании биологической обратной связи для саморегуляции мозговой активности, которая, в свою очередь, происходит за счет изменения топологии нейронных сетей мозга — то есть мозг начинает использовать другие пути передачи сигнала.

Еще одно, хотя пока менее развитое, применение интерфейсов — это мониторинг когнитивных способностей человека в процессе решения различных задач и даже тренировка его когнитивных способностей. Такие интерфейсы используют в нейромаркетинге и видеоиграх для получения информации об эмоциях, усталости и сосредоточенности пользователей. Cейчас исследователи изучают возможность с помощью таких интерфейсов распознавать проэпилептические состояния и подавлять эпилептические разряды в головном мозге.

Существует большое число различных приложений интерфейсов — текстовых процессоров, адаптированных браузеров, инвалидных колясок, нейропротезов; есть и игровые приложения. Однако большинство предназначено лишь для обучения и демонстрации, потому что на пути к реальному применению есть несколько препятствий, в частности — пока мала скорость передачи информации, много ошибок при ее передаче и во многих случаях требуется установка электродов. Кроме того, высока когнитивная нагрузка на человека: взаимодействовать с интерфейсом ему проще в спокойной лаборатории, нежели на шумной улице города. Поэтому наиболее удачные примеры применений были получены в клинической практике. Наконец, есть одна специфическая проблема — пользователь обычно имеет возможность отключить интерфейс с помощью специфичной активности мозга, но часто не может снова включить его. В нейронауке это называется проблемой Midas touch

— дар золотого прикосновения, которым был наделен жадный царь мидас: к чему бы они ни прикасался, все превращалось в золото, поэтому использовать руки для повседневных функций было сложно.

А теперь — чуть подробнее о самых важных применениях нейроинтерфейсов.

Как нейронные связи влияют на наше восприятие окружающего мира?

Любым человеком, независимо от уровня его духовного развития, движет один из трех основных инстинктов: инстинкт размножения, инстинкт иерархии и инстинкт выживания. Они, глубоко «сидя» где-то в недрах нашего рептильного мозга, четко и расчетливо управляют нашей жизнью. Именно благодаря инстинктам мы хотим завоевать признание и уважение окружающих нас людей, выделиться из толпы, любить и быть любимыми, рожать и воспитывать детей, двигаться вперед и решать не только жизненные, но и математические или экономические задачи. Инстинкты очень сильно влияют на наш выбор и на нашу повседневную жизнь.

У животных за удовлетворение вызванных тремя основными инстинктами желаний отвечают рептильный мозг и ответственная за выработку «гормонов счастья» лимбическая система. В нашем же арсенале есть отлично развитая кора головного мозга, которая дарит нам возможность удовлетворять инстинктивные желания миллионами разных способов. Хорошо развитая кора позволяет нам не только реализовывать свои инстинкты, но и обманывать мозг, делая вид, что мы, занимаясь удовлетворением инстинктивных желаний, реально выбираем правильный, конструктивный и полезный способ.

Зачем же нам заниматься самообманом? А затем, что мозг и в первом, и во втором случае «вручает» нам «подарок» в виде гормональной «плюшки».

Суть данного вопроса заключается именно в самообмане нашего мозга: когда наш мозг совершает объективно вредное действие, он внутренне убежден в том, что это действие реально способствует нашему выживанию. Объективно полезное же действие мозг воспринимает как угрозу выживанию, поэтому оно зачастую сопровождается стрессом.

Ранее образованные нейронные связи включают в себя все наши умения, привычки и ассоциации. И в этом нет ничего плохого, а вся проблема заключается только в том, что чаще всего эти связи создаются совершенно случайно, а потом эти случайно сформированные нейронные дорожки ведут нас не в ту сторону и становятся серьезным препятствием на пути к нашему счастью.

✔ Если родители постоянно хвалили ребенка за то, что он хорошо знает математику, то в его мозгу формируются мощные нейронные пути, созданные при помощи положительного действия дофамина и серотонина. В данном случае математика становится для такого ребенка источником истинного удовольствия, поэтому он постоянно будет развиваться в этом направлении, а во взрослом возрасте сможет достичь каких-то существенных результатов и добиться успеха.

✘ Если же родители никогда не поощряли ребенка и все его начинания сопровождались жесткими комментариями, то эта нейронная связь будет «отполирована» негативным влиянием гормона кортизола. Со временем ребенок возненавидит математику, не захочет развиваться в данном направлении и выберет совершенно другой вид деятельности. Во взрослом же возрасте он может и не вспомнить, откуда взялась такая нелюбовь к точным наукам.

Данную схему можно применить не только к выбору рода деятельности, но и к людям, местам, фильмам, книгам, музыке и т.д. Чем сильнее выброс гормона (сопроводительная эмоция), тем крепче и быстрее формируется нейронная связь.

Поэтому каждый из нас может в любой момент оказаться Алисой в Зазеркалье и начать относиться положительно к тому, что вредно, а от того, что полезно, будет уклоняться. При помощи вредных и избыточных удовольствий наш мозг пытается избежать давно миновавшего негатива. Поэтому во взрослом возрасте вы будете избегать математики, потому что родители относились негативно к вашему увлечению, или же пристраститесь к сладкому, потому что пирожные в детском возрасте помогали вам пережить очередное поражение и т.д.

На формирование нейронных связей влияют не только гормоны и вызываемые ими эмоции, но и количество повторений. Чем чаще и регулярнее вы повторяете то или иное действие, тем крепче становится нейронная связь.

Если нейронная связь ведет к объективно негативному результату (скандал, физическое насилие, потеря работы, ожирение, проблемы со здоровьем и т.д.), и она не только достаточно крепкая, но и «отшлифованная» положительными гормонами и приятными эмоциями, то человеческий мозг будет субъективно воспринимать такую нейронную связь как нужную и полезную.

Нейронные связи, сформированные при помощи сильных эмоций и большого количества повторений, могут вести нас как к райскому саду, так и к вратам ада. И все это происходит без каких-либо усилий со стороны нашего сознательного.

Наша базовая потребность

Общение — одна из базовых потребностей человека. Человек, лишенный возможности двигать руками и набирать текст на клавиатуре, может воспользоваться специальным приложением. Обычно это виртуальная клавиатура на экране. Пользователь выбирает букву из алфавита с помощью интерфейса, который анализирует его ЭЭГ. Например, в одном из вариантов пользователю надо лишь представить, что он двигает рукой или ногой, чтобы выбрать ту или иную букву. Весь алфавит делится изначально пополам в зависимости от типа воображаемого движения, потом снова пополам и так до выбора конкретного символа. Скорость написания сообщений в этом случае — от 0,5 до 0,85 символа в минуту.

В другой системе символы отображаются на экране в виде матрицы. Здесь задача пользователя, чей ЭЭГ-ответ анализируется в реальном времени, — сосредоточить внимание и концентрироваться на выбранном символе. Строки и столбцы символов на экране по очереди мигают, что приводит к генерации потенциала при совпадении с ожидаемым символом. Когда на экране мигает нужная строка, ЭЭГ изменяется, когда мигает нужный столбец — изменяется второй раз. Скорость набора — два символа в минуту, метод не требует длительных тренировок.

Важное направление — браузеры, адаптированные к пользователям с тяжелыми формами инвалидности, и социальные сети на базе нейротехнологий. Пример — коммуникационная система «Нейрочат» (neurochat.pro), предназначенная для сетевого общения людей, не имеющих возможности говорить и двигаться. Разработка системы «Нейрочат», у которой нет прямых зарубежных аналогов, выполнена под научным руководством доктора биологических наук А. Я. Каплана, заведующего лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. Проект «Нейрочат» создавался частной компанией в рамках Национальной технологической инициативы (дорожная карта «Нейронет»).

Ассистивные технологии и передвижение

Люди, которые страдают тяжелыми двигательными нарушениями, проводят основное время дома, поэтому им необходимы приложения, которые дают контроль над бытовыми устройствами, освещением или температурой в помещении. Уже протестированы три варианта подобных интерфейсов. В первом человек мог использовать клавиатуру, мышь или джойстик, во втором — только головные трекеры и микрофоны, если у пациента не повреждены мышцы шеи и он может говорить. В третьем случае, при полной инвалидности, системой можно было управлять с помощью ЭЭГ. В результате пользователь интерфейса мог силой мысли включить в комнате свет, изменить температуру, включить телевизор. Это не только повышает качество жизни самих инвалидов, но и снимает часть нагрузки с опекуна и родственников.

Приложения, позволяющие инвалиду контролировать коляску, на которой он передвигается, не менее важны. Однако сигналы ЭЭГ обычно содержат шум и помехи, поэтому возможны ложные срабатывания, а для коляски это недопустимо. Поэтому в данном случае предпочтительнее использовать инвазивные методы регистрации сигналов ЭЭГ. Эксперименты с обезьянами показали, что, используя сигналы с электродной матрицы, имплантированной в моторную кору, нашим предкам удается переместить компьютерный курсор в заданную точку на экране.

Однако инвазивная регистрации ЭЭГ все-таки неудобна, поэтому создание неинвазивных интерфейсов выглядит заманчиво. Показано, что управлять инвалидными колясками исключительно за счет использования сигналов ЭЭГ можно, принципиальным вопросом является недопустимость ложных срабатываний. Поэтому в некоторых разработках система управления инвалидным креслом может сама оценивать препятствия. В результате оператор коляски может передвигаться в помещении, задавая команды вперед / назад и влево / вправо, а система, в случае ошибки, ориентируясь на «карту помещения», корректирует его ошибки. Сделать подобную систему для передвижения в свободном пространстве более чем сложно, но работы в этом направлении ведутся.

Подобные нейротехнологии сейчас все больше привлекают к управлению беспилотниками.

Техники запоминания

Кроме общих рекомендаций существуют специальные техники запоминания, благодаря которым можно загрузить в долгосрочную память даже самые сложные термины и формулировки.

Мнемотехника — это совокупность приёмов, которые облегчают запоминание любой информации. Всё, что представлено визуально, задействует огромное количество нейронов и создаёт крепкие долгоживущие нейронные связи. Подробнее о том, как это работает, смотрите в этом видео.

Майнд-карты

Майнд-карта — это своеобразная схема, на которой информация закодирована в виде символов. Этот универсальный инструмент помогает оптимально структурировать данные и максимально быстро загрузить их в память. Чтобы создать майнд-карту, следует придерживаться следующего алгоритма.

1. Подготовьтесь

Вам понадобится горизонтально расположенный лист бумаги формата А4 и цветные карандаши или ручки. Важно: цветов должно быть как минимум четыре, чтобы вы смогли выделять ключевые моменты разными цветами. Яркое изображение активизирует работу правого полушария мозга, которое отвечает за творчество, тем самым способствуя генерации идей. Рисуйте от руки — так информация запомнится лучше.

2. Выделите главную мысль и ключевые моменты

Нарисуйте подходящий символ или напишите главную мысль в центре и обведите кругом. Затем определитесь с основными тезисами по этой теме, проведите к ним смысловые ветки от центра и также обведите кругом.

От основных тезисов направьте ветки к подтемам. Важно: сохраняйте пространство между тезисами, располагая их равномерно — это поможет не запутаться и чётко запомнить расположение всех пунктов.

3. Подберите символы

Каждую тему и подтему необходимо закодировать, подобрав подходящие символы. Их следует рисовать с одного и того же места, проводя ветки по часовой стрелке, чтобы точно знать, с какого места читать майнд-карту.

Выбирая символ и рисуя его, мы концентрируем внимание на процессе. Отчасти это и способствует запоминанию информации. Символы должны быть яркими и запоминающимися, чтобы они прочно закрепились у вас в голове.

4. Завершите рисунок

Символы последнего уровня, где заканчивается ваша мысль, кругом обводить уже не надо — на этом этапе будет и так понятно, какой символ к какой ветке относится. Несколько минут уделите на то, чтобы изучить рисунок. Важно, чтобы вы понимали, о чём говорит тот или иной символ.

5. Озвучьте майнд-карту

Проговаривайте вслух: начните с основной темы, двигайтесь по часовой стрелке к подтемам, вспоминая, что вы имели в виду под изображёнными символами.

6. Воспроизведите по памяти

Отложите оригинал майнд-карты и попробуйте нарисовать её на чистом листе бумаги. Восстанавливая рисунок по памяти, можно пользоваться одним цветом, так как в этом случае важна скорость воспроизведения. Если на каком то тезисе вы затормозили — пропустите его.

С помощью майнд-карты легко двигаться от основной мысли к заключительной и запоминать главы книг, дипломов или даже учебники целиком. Подробнее о том, как правильно рисовать майнд-карты, смотрите в этом ролике.

Метод Цицерона

Он подойдёт в случае, когда надо запомнить большой объём информации. Суть метода Цицерона или, как еще его называют, метода лоций, или дворца памяти, в том, чтобы создать непрерывную цепочку из опорных образов, связанных с нужными данными.

Алгоритм по методу Цицерона следующий:

1. Задайте опорную систему — пространство, связанное с информацией для запоминания. Например: комната, квартира, офис или любое помещение со знакомой вам обстановкой.
2. Выберите последовательность, с которой вы будете мысленно ходить по этому пространству. Например, по часовой стрелке.
3. Свяжите нужные данные для запоминания с расположением статичных предметов в этом пространстве. Желательно соблюдать определённую последовательность — это поможет вам легче ориентироваться. Если вам надо запомнить текст для лекции, начните со вступления: свяжите основные его тезисы с предметом, который расположен в начале пути, например, вешалка в прихожей. Переходя к основе доклада, ассоциируйте каждую следующую мысль со следующим предметом интерьера. Связь должна быть крепкой, эмоциональной, физической. Подробнее о «дворце памяти» смотрите в этом видео.
4. Закрепите связь, повторив мысленную прогулку 2-3 раза.

Метод пиктограмм

Пиктограммы отлично подходят для заучивания стихотворений, литературных отрывков или докладов. Метод основывается на том, чтобы запомнить текст в виде небольших рисунков, каждый из которых визуально отражает смысл написанного.

Для примера возьмём отрывок из стихотворения А. С. Пушкина «Осень». Читаем и рисуем:

Унылая пора! Очей очарованье! Приятна мне твоя прощальная краса

→ осенний моросящий дождь.

Люблю я пышное природы увяданье

→ завядший цветок.

В багрец и в золото одетые леса

→ деревья с багряными и золотыми листьями.

В их сенях ветра шум и свежее дыханье

→ деревянный домик, ветер.

И мглой волнистою покрыты небеса

→ серое небо с волнистым рисунком.

И редкий солнца луч, и первые морозы

→ через серое небо прорывается солнечный луч и снежинки.

И отдалённые седой зимы угрозы

→ зима в виде бабушки, которая грозит всем кулаком.

Создав такое графическое письмо, положите его перед собой и попробуйте воспроизвести текст. Наверняка вы сможете вспомнить больше, чем при зубрёжке.

Использование рифм

Этим методом можно пользоваться при изучении иностранного и русского языков, а также когда надо запомнить имена, фамилии или географические названия.

Наш мозг запоминает рифмы куда быстрее и прочнее, чем обычные тексты. Именно на этом эффекте и основаны многие рекламные лозунги: «Миринда. Жизнь хороша, когда пьёшь не спеша» или «Свежее дыхание облегчает понимание!».

Ещё в школе на уроках русского языка мы учили глаголы-исключения второго спряжения с помощью стихов:

Гнать, дышать, держать, обидеть. Слышать, видеть, ненавидеть, И зависеть, и терпеть, А ещё смотреть, вертеть.

Для изучения английских глаголов также есть целая поэма, написанная педагогом Александром Пыльцыным:

Я кирпичик throw-threw-thrown, (бросать) Он в окошко fly-flew-flown, (летать) Меня дядя catch-caught-caught, (ловить) К папе с мамой bring-brought-brought. (приводить) До сих пор я удивлен — Fling-flung-flung откуда он? (выскакивать)

Источник: giphy.com

Срифмовать можно практически любой материал для запоминания. Причём большинство информации останется в памяти уже в процессе сочинения.

Сочинение аббревиатур

Закодировать информацию можно не только с помощью образов, но и слов, начинающихся с тех же самых букв, что и нужные данные. Ярким примером является известная фраза: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», в которой зашифрованы цвета радуги — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. С помощью аббревиатур можно закодировать любую последовательность.

Напишите список слов, которые хотите запомнить. Например, названия планет солнечной системы. Выпишите первые буквы названий: М В З М Ю С У Н П.

Теперь включите фантазию и попробуйте придумать какое-то связное предложение, слова которого начинаются с этих букв. Вариантов может быть много. Например: «Морозным вечером залез на мачту юнга, стремясь увидеть незнакомый порт».

С помощью аббревиатур можно не только запомнить нужный материал, но и развить творческие навыки.

Источник: giphy.com

Метод ассоциаций

Существует два вида ассоциаций:

• прямая (смысловая) — когда мы представляем образы, непосредственно связанные с объектом: Америка = Статуя Свободы;
• фонетическая — когда мы подбираем слова по схожести звучания: Венеция = венок.

С помощью этого метода можно эффективно запоминать парную информацию, например:

• страны и их столицы. Столица Италии — Рим. Италия ассоциируется у многих со спагетти, а Рим — с гладиаторами. Представьте себе накачанного гладиатора в доспехах, который плывёт по реке из спагетти.
• некоторые исторические факты. Например, писатель Александр Дюма родился во Франции. Автор ассоциируется с его произведением — «Три мушкетёра», а Франция — с Эйфелевой башней. Представьте, как писатель в большой шляпе мушкетёра карабкается по Эйфелевой башне.
• запоминание иностранных слов и их перевода. Часто в этом случае подходит именно фонетическая ассоциация. Разберём эту технологию на примере английского слова wolf (волк).

Чтобы создать образ, следуйте алгоритму:

1. Представьте себе образ русского слова — огромного серого волка.
2. Закодируйте слово wolf, подобрав созвучное русское. Например, вулкан.
3. Соедините эти два образа в одну яркую картинку — представьте, что волк в страхе убегает подальше от извергающегося вулкана. Чтобы закрепить связь, проговорите иностранное слово вслух несколько раз.

Эффект края

Это явление открыл немецкий психолог-экспериментатор Герман Эббингауз. Суть его в том, что человек быстрее запоминает и точно воспроизводит информацию, расположенную в начале и в конце текста.

Попробуйте пройти наш небольшой тест на внимательность и запоминание. Посмотрите на ряд слов и постарайтесь их запомнить:

Поезд, книга, радиоволны, стройка, ручка, бутылка, радость, журнал, машина, радуга, подушка.

Наверняка, первыми из списка вы вспомнили слова поезд и подушка. А на середине списка, скорее всего, вы затормозили. Как же тогда помогает эффект края в запоминании информации, если мы можем воспроизвести только начало и конец?

Этот принцип предлагает сначала прочесть текст, который вам надо запомнить, а затем выделить самые сложные его части, начав заучивать их в первую либо в последнюю очередь. Не всегда эффект края срабатывает на 100% — всё зависит от изучаемой информации, но в большинстве случаев он и правда работает.

Метод Фейнмана

Физик-теоретик Ричард Фейнман создал специальный алгоритм обучения, который поможет быстрее и тщательнее изучать любую тему. Суть метода в том, чтобы объяснять новый и сложный материал понятным и простым языком, облегчающим запоминание.

Для начала следует тезисно выписать всё, что вы знаете по теме, которую надо выучить. Затем выделите «пробелы» в знаниях и заполните их, выписывая новые данные максимально простым языком, избегая сложных терминов и длинных формулировок. После этого объедините всю информацию в одну простую историю, запишите её на бумаге и перескажите. Важно, чтобы ваш рассказ был понятен даже младшекласснику.

В истории используйте визуализацию и сравнения, сопровождая их рисунками, графиками и понятными схемами — ведь 90% информации мы воспринимаем посредством зрения.

Для удобства можно записать себя на диктофон — это поможет вам обнаружить «белые пятна» во время пересказа и поработать над ними снова.

С помощью метода Фейнмана даже самый скучный и неинтересный материал может стать интересной и увлекательной историей, которую легче понять и запомнить.

Метод массированного запоминания

Этот метод подразумевает конспектирование материала, который вы хотите запомнить. Вам необходимо выписывать основные тезисы от руки, используя списки и нумерацию, а также перефразировать сложные формулировки более понятным языком. Если у вас есть возможность выделять главные пункты прямо в учебнике, то используйте для этого цветные маркеры. Такое минимальное конспектирование поможет вам не только углубиться в материал и запомнить его, но и быстро освежить в памяти основные тезисы.

Интерференция

Суть интерференции в том, что схожие воспоминания со временем смешиваются: новые данные накладываются на похожие старые, что усложняет процесс запоминания.

Например, для разблокировки смартфона вы годами используете один и тот же пин-код или графический символ. Со временем он вам надоедает, и вы меняете его. В первое время при каждой разблокировке, ваша память будет выдавать старый вариант пароля, и вы будете прилагать немного усилий, чтобы вспомнить новый код. Спустя несколько дней или недель вы будете вспоминать уже новую комбинацию, тогда как старый постепенно забудете.

Чтобы уменьшить негативное влияние от интерференции, рекомендуется изучать похожую информацию в разные временные промежутки или разбивать материал на блоки. Важно организовать процесс запоминания так, чтобы изучаемые друг за другом части информации были максимально непохожи.

Полезный лайфхак: если надо выучить большой объём информации, полезно не только разделить материал на блоки, но и изучать их в разных помещениях: в разных частях квартиры, на улице, в транспорте. Такая смена обстановки поможет избежать перемешивания информации при запоминании отдельных частей материала.

Попробуйте воспользоваться каждым из вышеперечисленных методов, когда соберётесь изучать какой-то материал. Так вы поймёте, какой из них подходит вам больше всего, и научитесь запоминать любую информацию быстро и надолго.

Нейрореабилитация

Интерфейсы помогают восстанавливаться людям с инсультом и повреждениями спинного мозга. При этом используется биологическая обратная связь, которая вызывает саморегуляцию мозговой активности. Обычные последствия инсульта — дефицит подвижности на одной стороне тела, ненормальный мышечный тонус, неправильная корректировка позы, недостаток координации и чувствительности. В результате инсульта половина пациентов навсегда остаются в инвалидном кресле. Благодаря интерфейсам люди могут не только управлять вспомогательными устройствами (протезами, экзоскелетами), но и восстанавливать двигательные функции за счет активации пластических механизмов и изменения топологии нейронных сетей мозга.

Недостаток ЭЭГ для этих случаев — низкая точность метода, то есть недостаточно точная локализация источников активности в мозге. Поэтому для нейрореабилитации была бы полезна регистрация гемодинамической активности, измеряемая с помощью фМРТ — но это стационарная, сложная и дорогая техника. Возможное решение — использование NIRS, ближней инфракрасной спектроскопии, чтобы позволить пользователю преднамеренно регулировать свои гемодинамические реакции. При этом мозг учится, а именно — тренируется управлять своим кровоснабжением. Это было показано и для здоровых людей, и для постинсультных пациентов. Нейронная обратная связь на основе NIRS может быть использована и для долгосрочного обучения. Например, в последних работах нашей лаборатории было показано, что, используя биологическую обратную связь, можно до определенных пределов продлить степень концентрации внимания человека при решении монотонной задачи. Хотя за все приходиться платить: за счет ограниченного когнитивного ресурса мозга при этом сама степень концентрации уменьшалась.

Интерфейс оценивает человека

Задача пассивного интерфейса — работа со здоровыми людьми, а цель — повышения когнитивных способностей во время деятельности, связанной с высокой нагрузкой. С помощью такого интерфейса можно следить за концентрацией внимания, за когнитивным утомлением, вообще за эмоциональным состоянием оператора. Пассивные интерфейсы уже используются для оценки состояния водителей, используются они и в авиации для мониторинга состояния пилотов и диспетчеров. Интересное направление — мониторинг состояния студентов и школьников в процессе обучения.

Пассивные интерфейсы могут быть использованы и более широко — для мониторинга эмоционального состояния человека. Анализируя сигналы ЭЭГ, удается распознать до шести эмоций. Например, предложены системы, позволяющие различать эмоции счастливый / несчастливый, вызванные картинками и музыкой. В медицине такие системы помогут в диагностике депрессии и шизофрении. Возможны и не медицинские применения, для развлечений и игр. Было бы интересно исследовать влияние различных внешних стимулов и внутренних особенностей человека на его эмоциональное состояние. Как это ни странно звучит, но когда-нибудь на этом пути мы сможем определять, как сделать конкретного человека счастливым. То есть система сможет подбирать музыку, книги и игры так, чтобы сделать нас счастливыми.

Дефекты нервной «изоляции»

Развитие мозга плода — сложный процесс, при котором происходят быстрые перестройки морфологии и микроструктуры нервной ткани. В некоторых зонах мозга процесс формирования миелина начинается уже с 18–20-й недели беременности, а продолжается приблизительно до десятилетнего возраста.

Именно нарушения миелинизации часто лежат в основе задержек физического и умственного развития ребенка, а также служат причиной формирования ряда неврологических и психиатрических патологий. Помимо заболеваний, таких как инсульт, задержки развития головного мозга плода с нарушением миелинизации иногда наблюдаются и при многоплодной беременности. При этом десинхронизацию в развитии мозга близнецов оценить «на глаз» довольно сложно.

Но как выявить дефекты миелина в период внутриутробного развития? В настоящее время акушеры-гинекологи пользуются только биометрическими показателями (например, размером мозга), однако они обладают высокой изменчивостью и не дают полной картины. В педиатрии даже при наличии явных функциональных отклонений в мозговой деятельности ребенка традиционные изображения МРТ или нейросонографии

(ультразвукового исследования головного мозга новорожденных) часто не показывают структурные отклонения.

Поэтому поиск точных количественных критериев оценки формирования миелина во время беременности является актуальной задачей, которую к тому же нужно решить с помощью неинзвазивных диагностических методов, уже апробированных в акушерстве. Специалисты из новосибирского Международного томографического центра СО РАН предложили использовать для этих целей новый метод количественной нейровизуализации, уже адаптированный для дородовых (пренатальных

) исследований.