Я часто пишу про дофамин, норадреналин и даже ГАМК, как возможные ключи к концентрации внимания и фокусировке в хаосе стимулов. Но есть и другие, более сильные факторы. В частности, учёные обнаружили, как точный момент электрической активности конкретной части мозга определяет, насколько полноценно мы воспринимаем окружающий мир. Понимание принципа активации этого нейронного пути помогает пофиксить нарушения концентрации внимания и памяти при болезни Альцгеймера и синдроме дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).

Гамма-ритмы мозга. Как улучшить концентрацию внимания и работу памяти

Исследователи из Бременского университета продемонстрировали, как уникальный нейронный путь, по которому сенсорные сигналы передаются в центр обработки информации мозга, создавая при этом гамма-ритмы, определяют нашу способность сосредотачиваться на чем-то одном и блокировать отвлекающие факторы на пути.

Вычленение важных данных

В обстановке, полной голосов, музыки и фонового шума, мозгу как-то удаётся сосредоточиться на одном голосе. Другие шумы объективно не становятся тише, но словно гаснут и воспринимаются слабее в этот момент.

Исследователь мозга доктор Эрик Дребиц из Бременского университета.

Нейробиологи давно ломают голову над тем, как мозг прорезает шум суетливого мира, чтобы сосредоточиться на том, что действительно важно. Новое исследование раскрывает эту тайну, показывая, что секрет кроется не только в интенсивности возбуждения нейронов, но и в моменте их активации. Именно точная синхронизация электрической активности, привязанная к естественным гамма-ритмам мозга, определяет, будет ли информация передаваться из одной области мозга в другую или искажается по пути. Это открытие дает полное объяснение того, как внимание ослабевает при СДВГ, шизофрении и болезни Альцгеймера. При всех этих состояниях наблюдается нарушение гамма-активности.

До сих пор было неясно, чем руководствуется этот критически важный для выживания механизм отбора релевантной информации. Когда вы переходите улицу, и сбоку внезапно появляется машина, мозг немедленно фокусируется на обработке одного визуального сигнала – движения автомобиля. Другие факторы, такие как дорожные знаки, прохожие или рекламные щиты, отходят на второй план. Ведь они отвлекают внимание и замедляют реакцию. Только благодаря этой целенаправленной расстановке приоритетов мы можем быстро реагировать и предпринимать действия.

Исследователь мозга доктор Эрик Дребиц из Бременского университета.

Танец нейронов во благо концентрации и фокуса внимания

Проще говоря, группы нейронов часто синхронизируют свою активность через ритмические паттерны. Гамма-ритмы, которые колеблются с частотой от 30 до 90 в секунду, считаются особенно важными для связи участков мозга, отвечающих за восприятие, внимание и память. Ранее исследования показали, что синхронизация гамма-волн между областями мозга улучшает коммуникацию и даже задает фундамент существования сознания. Но до сих пор не было ясно, является ли эта синхронизация движущей силой «целевой расстановки приоритетов» или же это побочный продукт других изменений.

Чтобы лучше изолировать эту функцию, исследователи регистрировали активность мозга макак, в то время как обезьяны выполняли задания на зрительное внимание. Зрительная информация проходит через ряд контрольных точек мозга, известных как области V1, V2, V3 и V4, при этом каждая последующая область обрабатывает всё более сложные объекты. В данном случае команда сосредоточилась на области V2, которая обрабатывает качества базовых объектов, такие как края и текстуры. А также на области V4, которая обрабатывает более сложные аспекты форм.

Используя микростимуляцию для создания искусственных всплесков активности в зоне V2, исследователи синхронизировали эти всплески с гамма-ритмами в зоне V4. По сути, они хотели выяснить, будет ли сигнал, синхронизированный с ритмом, более эффективно и приоритетно обработан. Чем несинхронизированный сигнал. Стимуляция в зоне V4 во время рецептивной фазы гамма-цикла изменяла нейронную активность и поведение. Если же стимуляция поступала слишком рано или слишком поздно, эффект исчезал. Это свидетельствует о том, что гамма-фаза не просто связана с потоком информации, но и контролирует его.

Синхронизация активности для максимальной концентрации. Комментарий исследователя мозга, доктора Эрика Дребица

Искусственно вызванные сигналы влияли на активность нервных клеток в зоне V4 только тогда, когда они поступали во время короткой фазы повышенной восприимчивости. Если тот же сигнал поступал слишком рано или слишком поздно, он не оказывал никакого эффекта. Если же он поступал в пределах чувствительного временного окна, он изменял не только активность нервных клеток, но и поведение животных. Животные реагировали медленнее и совершали больше ошибок, из чего можно сделать вывод, что тестовый сигнал, не содержащий никакой информации для выполнения задания, стал частью алгоритма обработки данных, тем самым мешая выполнению самого задания.

Дальнейшая обработка сигнала в мозге критически зависит от того, поступает ли он в нужный момент. А нужный момент – это короткая фаза повышенной восприимчивости нервных клеток.

Нервные клетки работают не постоянно, а быстрыми циклами. Они особенно активны и восприимчивы в течение нескольких миллисекунд, за которыми следует период более низкой активности и возбудимости. Этот цикл повторяется примерно каждые 10-20 миллисекунд. Только когда сигнал поступает незадолго до пика этой активной фазы, он меняет поведение нейронов.

Как активировать состояние гиперфокуса

По сути, вместо того, чтобы равномерно усиливать все сигналы, мозг использует свой гамма-ритм в качестве временного шлюза. Сигналы, поступающие синхронно с ритмом, усиливаются. Сигналы, которые не попадают в такт, ослабляются или игнорируются. Именно этот механизм синхронизации позволяет мозгу различать голос в шумной комнате или фокусироваться на одном объекте. При нарушении гамма-ритмов, как при СДВГ, шизофрении и болезни Альцгеймера, сигналы могут поступать несинхронно и не проходить точно, что приводит к ухудшению внимания и памяти.

В мозге пациентов с СДВГ плохая синхронизация гамма-волн может быть причиной дефицита внимания, затрудняя подавление отвлекающих факторов. В 2016 году прорывное исследование показало, что воздействие на мышей с моделью болезни Альцгеймера 40-герцового (также известного как гамма-излучение) мигающего света, как соло так и в сочетании со звуками, уменьшило количество амилоидных бляшек и активировало иммунные клетки, помогающие выводить токсичные белки.

Учёные продолжают разрабатывать методы стимуляции мерцанием света, чтобы вызывать колебания гамма-волн у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Для фокуса нужна синхронизация мозга

Новые данные наглядно демонстрируют, что эффективное когнитивное мышление во многом зависит от точного времени. Ритмы мозга синхронизируют разные его части, и информация поступает лучше всего, когда сигналы совпадают с пиковой активностью нервных клеток.

Это открытие открывает путь к разработке новых методов улучшения внимания и памяти, а также к созданию более продвинутой технологии интерфейса «мозг-компьютер», которая улучшит избирательную обработку и хранение информации.

Результаты создают основу для разработки более точных моделей мозга. Они показывают, как мозг приоритизирует информацию, прежде чем она приводит к восприятию, обучению и поведению.

Исследователь мозга доктор Эрик Дребиц из Бременского университета.

Что это дает сейчас на практике? Для продуктивной работы и сфокусированного внимания действительно важно ваше окружение. Делать несколько дел одновременно – можно, но очень, очень затруднительно. Есть ли какой-то внешний способ «синхронизировать работу мозга»? Я о таком не слышал. Хотя, тот же «белый шум» или «звуки природы в трёхчасовом эмбиенте» мне очень даже помогают в написании статей. Особенно когда дети бесятся на фоне)

Больше материалов про мозг, сознание и подбор ключей к продуктивности – читайте в сообществе Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи!