Ученые СПбГУ показали, что катодная электростимуляция мозга в области зоны Вернике может помочь лучше запоминать абстрактные слова

Результаты исследования, опубликованные в журнале Scientific Reports, в будущем могут помочь в создании новых вспомогательных нейротехнологий и реабилитации людей с когнитивными нарушениями.

Метод транскраниальной электростимуляции представляет собой неинвазивное воздействие на ткани мозга постоянным током — к конкретным местам на голове пациентов или испытуемых прикладывают электроды, создающие слабое электрическое поле. Сегодня его применяют для самых разных целей: от лечения депрессий и болевых синдромов до лучшего запоминания новых слов и даже спортивных техник.

Во время стимуляции активный электрод может передавать положительный электрический заряд (анодная стимуляция) или отрицательный (катодная). Научные исследования показывают, что анодная ТЭС приводит к деполяризации нейронов, считается, что это повышает вероятность их возбуждения при поступлении новой информации. А вот катодная ТЭС, напротив, подавляет возбудимость нейронов, что, казалось бы, должно негативно влиять на изучение новых слов. Однако работа ученых СПбГУ показала, что в случае со сложными когнитивными функциями, а именно с речью, все обстоит не совсем так.

Исследователи провели следующий эксперимент. Участников разделили на три группы по 24 человека. Две из групп получали катодную или анодную стимуляцию зоны Вернике — это часть коры головного мозга, связанная с восприятием речи; еще одна группа — контрольная, в ней испытуемые получали псевдостимуляцию (или плацебо-стимуляцию), при которой ток в электроды не подавался. После этого испытуемые изучали новые конкретные и абстрактные слова на русском языке, значение которых им необходимо было выявить из контекста коротких историй. Результаты обучения оценивались с помощью лексических и семантических заданий как сразу после обучения, так и на следующий день — чтобы выявить эффекты так называемой консолидации памяти.

Чтобы все участники оказались в одинаковых условиях, ученые отобрали очень редко используемые понятия (например: старинная сумка из дуба, бересты, щепы) или понятия из других языков, слов для которых в русском не существует (например: непостижимая сила произведения искусства, которая глубоко трогает человека). Кроме того, исследователи придумали псевдослова, напоминающие русские. Строились они таким образом: брали два русских слова, и в псевдослове использовали первые два слога от одного и последний — от другого (например: «барбарис» и «первенец» превращались в «барбанец»). Одно из контекстных предложений звучало так: «Натуралист Геннадий по характерному запаху понял: рядом барбанец».

Успешность прохождения тестов оказалась разной в зависимости от типа ТЭС, типа слов (абстрактные/конкретные) и проверочных заданий. В группах с анодной и псевдостимуляцией на второй день результаты по усвоению абстрактной семантики были ниже, чем в первый день, — произошло предсказуемое естественное забывание. Однако в катодной группе такое снижение не наблюдалось. Кроме того, обе стимуляционные группы оказались в целом более успешными по сравнению с группой, получившей псевдо-стимуляцию. Особенно ярко этот эффект проявился для абстрактной семантики после катодной ТЭС.

«Наше исследование показало, что в обработке абстрактной и конкретной семантики участвуют различные, но частично пересекающиеся нейронные механизмы. Мы видим, что в усвоении абстрактных слов ключевую роль играют основные языковые области. Причем их катодная электростимуляция делает этот процесс более эффективным», — рассказала первый автор статьи, научный сотрудник лаборатории поведенческой нейродинамики СПбГУ Диана Курмакаева.

Исследовательница отметила, что полученные результаты в будущем могут быть полезны для реабилитации людей с речевыми нарушениями, например, после травм головного мозга или инсультов. В некоторых случаях у таких пациентов сохраняется способность оперировать конкретными понятиями, но пропадает — абстрактными. Так как эта информация по-разному обрабатываются и хранится в мозге, важно знать конкретные зоны и характеристики воздействия на них, чтобы помогать людям восстанавливаться после травм.

Лаборатория поведенческой нейродинамики СПбГУ была создана в рамках мегагранта Правительства РФ — крупного междисциплинарного проекта «Когнитивная нейробиология процессов научения и восприятия языка». Ее руководитель — профессор Юрий Штыров, выпускник СПбГУ, нейрофизиолог, руководитель лабораторий магнито- и электроэнцефалографии в Орхусском университете (Дания). Лаборатория поведенческой нейродинамики занимается изучением взаимосвязи между процессами, которые происходят в нашем мозге, и различными психическими феноменами.

Следующим этапом исследования станет изучение влияния различных видов ТЭС на другую область — зону Брока. Это второй важнейший речевой центр в головном мозге человека, который главным образом отвечает за производство речи.