Учені імітували вплив медитації на мозок, за допомоги спалахів світла

Дослідники з Університету Орегона встановили, що низькочастотна оптична стимуляція мозку підсилює зв’язки між його відділами та знижує тривожність, і за впливом на поведінку, нагадує медитацію.

Результати дослідження опублікували в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Вчені досліджували процеси, що відбувається в мозку під час навчання новим навичкам, та виявили певну перебудову і «оптимізацію» білої речовини — нейронних трактів, які проводять імпульси від однієї зони мозку до іншої.  Це дозволяє побачити, наприклад, дифузійно-тензорна томографія (DTI), яка вимірює щільність і напрямок потоку протонів цими трактами.

За словами вчених, схожі зміни в мозку спостерігаються також при медитації. В одній з попередніх робіт автори, за допомоги DTI з'ясували, що 2-4 тижні, по 30 хвилин в день, інтеграційних тренувань тіла і розуму (integrated body mind training, IBMT) привели до змін в білій речовині. IBMT як форму медитації навіть пов’язали з поліпшенням пам’яті та уваги та зниженням дратівливості.

Дослідники припустили, що ці зміни від медитації можна пояснити тета-ритмами мозку (4-8 Гц), які стимулюють утворення речовини мієліну, що відповідає за якість передачі нервових імпульсів.

Вчені пояснюють, що будь-який пізнавальний процес змушує мозок активніше утворювати  мієлінову оболонку навколо аксонів, що ізолює їх від «фонового» впливу сусідніх клітин та посилює  швидкість проведення корисних нервових імпульсів. Тобто чим товща мієлінова оболонка аксонів в нових нейронних зв'язках, тим міцніше ми набуваємо навичку.

Ми вже розповідали, що дослідники навчилися генетично змінювати клітини мозку мишей у такий спосіб, що б вони могли створювати нервовий імпульс у відповідь на світло.

За допомою цієї технології вчені вирішили дослідити вплив спалахів світла з частотою тета-ритмів на мозок. Виявилося, що миші, завдяки стимуляції стали більш допитливими. Вони частіше виходили в область світла в світло-темній камері (хоча зазвичай миші світла уникають. Вчені вважають, що така поведінка прямо пов’язана з меншим рівнем занепокоєння тварин.

Тому автори зробили висновок, що їхні дані узгоджуються з ефектами від IBMT і що низькочастотна оптична стимуляція може симулювати деякі поведінкові прояви медитації. Це також підтвердила електронна мікроскопія — стимулювання мозку світлом в тета-діапазоні збільшило утворення мієліну.

Нагорі зліва вказана товщина мієліну в мозолистому тілі після стимуляції частотою 1 Гц, 8 Гц і без стимуляції відповідно. Праворуч — загальний вид волокон мозолистого тіла після стимуляції в 8 Гц. Внизу зліва — область, куди ставили оптоволокно Фото: Cristopher M. Niell et al/PNAS 2018

До того ж мієлінова оболонка нервових трактів стала товщою саме в мозолистому тілі — області щільно розташованих волокон білої речовини, що з’єднують півкулі мозку між собою. Крізь ці волокна проходить уся інформація: моторна, сенсорна та когнітивна.

Дослідники вважають, що кількох сеансів подібної стимуляції достатньо для того, щоб змінити силу зв’язків між двома півкулями та, можливо, подіяти на білу речовину подібно до медитації. Проте, потрібно використовувати неінвазивні методи впливу на мозок (наприклад, електричну або магнітну стимуляцію).

Ефективність такої стимуляції навіть можна підвищити, якщо супроводжувати її завданнями, що активують одні й ті ж ділянки мозку, і це призведе до нових методів відновлення або «прокачування» білої речовини та зв’язків між нейронами.

Раніше ми розповідали, що біологам вдалося «вимкнути» страх у мозку мишей.