Ученые НИУ ВШЭ впервые в мире поставили эксперимент, в котором исследовали влияние задержки сигнала подкрепления на эффективность тренировки при нейрообратной связи (НОС). Они экспериментально доказали, что сокращение задержки в предъявлении сигнала подкрепления позволяет достоверно повысить эффективность нейрообратной связи. Это открывает новые перспективы по использованию НОС для саморегуляции, снижения тревожности и лечения неврологических расстройств. Исследование опубликовано в Journal of Neural Engineering. Информация об исследовании опубликована на сайте ВШЭ.
Нейробратная связь (НОС) — это технология нейромодуляции, которая позволяет человеку настраивать параметры активности собственного мозга. НОС использует данные электроэнцефалографии (ЭЭГ), отражающие изменение потенциала электрического поля на поверхности головы человека. Параметры ЭЭГ предъявляются испытуемому в виде, например, визуального стимула (высоты столбика на экране, яркости экрана) вместе с заданием изменять эти параметры в желательном направлении. Сосредотачиваясь на сигнале НОС, испытуемый старается запомнить связь между параметром и своим состоянием. Это позволяет человеку «почувствовать» активность своего мозга и научиться ей управлять.
Предыдущие результаты исследователей из ВШЭ демонстрируют, что довольно часто сигнал подкрепления отстает во времени по отношению к изменениям в нейрональной активности, что ведет к неэффективному обучению и большому разбросу результатов НОС.
Для обеспечения доступа в область малых задержек учеными был разработан новый математический метод фильтрации ЭЭГ сигнала, дающий возможность быстрой оценки параметров ритмической активности мозга.
«Этот метод обеспечил нам доступ в ранее неизведанную область взаимодействия с мозгом при малых задержках ответов от внешней системы. Он позволил мозгу воспринимать искусственно созданную петлю обратной связи как часть собственной нейронной сети. Это качественный скачок, который открывает новую эру в исследовании парадигмы нейрообратной связи», — считает Алексей Осадчий, директор Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ.
Воспользовавшись этой разработкой, ученые смогли впервые в мире поставить эксперимент, в котором исследуется влияние задержки сигнала подкрепления на эффективность тренировки в парадигме нейрообратной связи. 40 испытуемых учились увеличивать мощность собственного альфа-ритма на основе сигнала обратной связи, предъявляемого на экране компьютера.
Участники эксперимента были разделены на 4 группы. Испытуемые первой группы получали сигнал обратной связи с минимально достижимой на момент проведения задержкой в 240 мс. Сейчас ученым ВШЭ удается организовать петлю обратной связи с общей задержкой менее 110 мс. Сигнал обратной связи испытуемых во второй и третьей группах был искусственно задержан на 250 и 500 мс соответственно, а для испытуемых четвертой группы обратная связь вообще не была связана с активностью их головного мозга.
Оказалось, что испытуемые из группы с минимальной задержкой за меньшее число тренировок достигали определенной мощности альфа-ритма по сравнению с испытуемыми из других групп. Более того, анализ мощности альфа-ритма после тренировки показал, что только у испытуемых из группы с минимальной задержкой наблюдался сохранившийся прирост мощности ритма. Этот результат особенно важен, так как достижение устойчивых изменений — и есть результат НОС-тренинга.
Текст: ВШЭ
Short-delay neurofeedback facilitates training of the parietal alpha rhythm
2020
10.1088/1741-2552/abc8d7
Исследователи использовали интерфейс «мозг – компьютер» с демонстрацией на мониторе реакций мозга человека, чтобы узнать, возможно ли моментально и без тренировок снизить уровень умственной усталости….
Ученые из Финляндии исследовали, как на уровне мозга происходит интеграция отдельных элементов информации в семантическое представление объекта, и определили зоны, которые ответственны за то, что…
В течение последнего десятилетия появилось несколько исследований, демонстрирующих, что люди способны научиться регулировать собственную нейронную активность, глядя на собственную фМРТ. К тому же такая саморегуляция…
Ежегодной европейской исследовательской премией Frontiers Spotlight Award 2017 награждена группа редакторов журнала Frontiers in Neuroscience под руководством нашего друга Михаила Лебедева (другими редакторами стали Иоан…
Интерфейсы «мозг-компьютер» (ИМТ) привлекают внимание тем, что обеспечивают прямую связь между человеком и технологиями. Такая связь может вызвать физические изменения – например, расширить возможности пациентов…
Сейчас существует множество маломощных нейроморфных процессоров, способных имитировать различные биологические особенности нервной системы. Кори М. Тиболт (Corey M. Thibeault), автор статьи из Frontiers in Systems…
Как относиться к головной боли во время беременности? Наверняка об этом задумывалась каждая будущая мама, стакивающаяся с такой проблемой. А, согласно статистике, с ней сталкиваются…
В 2017 году учёные открыли необычный способ передачи сигнала между различными типами лимфоцитов при иммунном ответе. Выяснилось, что иммунные клетки используют для этой цели такой…
Перед собой вы видите нейроны ростральной островковой коры, меченые введенным в желудок вирусом бешенства (зеленые). Этот путь объединения желудка и мозга по волокнам парасимпатической системы…
Нейробиологи из Массачусетского технологического института обнаружили, что сосредоточенность можно контролировать самостоятельно. Всего-то нужно уметь управлять электрической активностью своего мозга, а если быть точнее – подавлять…
Российские ученые выяснили, что работу сердца и сосудов регулируют независимые друг от друга механизмы нервной системы. Это может быть важно для понимания работы системы кровообращения,…
