Нейрофизиологи с помощью электрической стимуляции дорсолатеральной префронтальной коры помогли студентам улучшить результаты тестов по математике на 25-29 процентов. Правда, процедура помогла только тем студентам, у которых по сравнению с другими участниками была низкая функциональная связанность между префронтальной и теменной корой. По мнению авторов, электрическая стимуляция помогает компенсировать неоптимальную работу функциональных связей мозга. Статья опубликована в PLoS Biology.
В долгосрочных исследованиях ученые выяснили, что математические способности относительно стабильны во времени с детства и до взрослого состояния и больше подвержены влиянию биологических факторов, чем факторов среды. Так, генетики нашли корреляцию между математическими способностями и генами калиевых каналов, которые необходимы для возбуждения нейронов. Кроме этого, способности к обучению, в том числе и математике, зависят от индивидуальных концентраций нейромедиаторов — глутамата и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК).
Исследователи во главе с Роем Коэном Кадошем (Roi Cohen Kadosh) из Оксфордского университета выдвинули гипотезу, что с помощью стимуляции мозга можно изменить уровни нейромедиаторов, в частности ГАМК, и таким образом помочь людям лучше справляться с задачами по математике. Чтобы проверить свое предположение, они собрали 72 студента (36 женщин и 36 мужчин). На протяжении пяти дней те выполняли математические задачи двух типов: с вычислениями и задания на запоминание правильного решения. За активностью их мозга следили с помощью функциональной МРТ.
Для неинвазивной стимуляции мозга ученые использовали технику транскраниальной стимуляции случайным шумом. В ней применяются слабые электрические токи, подаваемые на кору головного мозга со случайной частотой, что влияет на активность нейронов. Для стимуляции выбрали дорсолатеральную префронтальную кору и заднюю теменную кору, так как в предыдущих исследованиях нейробиологи выяснили, что они задействованы в обучении математике.
В первой части исследования ученые сопоставили результаты математических тестов и функциональной МРТ и выяснили, что чем выше функциональная связанность между префронтальной и теменной корой, тем лучше у участников результаты тестов, выполненных до стимуляции мозга. Во второй части эксперимента участников разделили на три равные группы: одна получала «пустую» стимуляцию (по ощущениям ничем не отличается от настоящей, но не имеет никакого эффекта), второй стимулировали дорсолатеральную префронтальную кору, а третьей – заднюю теменную кору. Исследователи обнаружили, что стимуляция дорсолатеральной префронтальной коры помогла студентам улучшить результаты тестов на 25-29 процентов, но только участникам с более низкой функциональной связанностью и, соответственно, более низкими результатами тестов.
Авторы работы объясняют ее результат тем, что электрическая стимуляция мозга увеличивает возбудимость нейронов и влияет на ингибирующий медиатор ГАМК. Благодаря этому, компенсируется низкая функциональная связанность.
Электрическую стимуляцию мозга нейрофизиологи нередко используют в своих экспериментах. Например, с помощью нее они помогли двум пациенткам не переедать и похудеть, а кроме этого, улучшили память у пожилых людей.