Практика приводит к лучшему обучению. Рассмотрим, например, изучение музыкального инструмента: чем больше вы практикуетесь, тем лучше сможете научиться играть. То же самое можно сказать и о познании и зрительном восприятии: с практикой человек может научиться лучше видеть – и это касается как здоровых взрослых, так и пациентов, потерявших зрение из-за черепно-мозговой травмы или инсульта.
Однако проблема с обучением заключается в том, что для этого часто требуется много тренировок. Найти время может быть особенно сложно для пациентов с черепно-мозговой травмой, которым, например, может потребоваться переучить свой мозг, чтобы научиться обрабатывать визуальные подсказки.
Но что, если бы этот процесс обучения можно было ускорить?
Это то, что международное сотрудничество исследователей поставило перед собой цель определить. В состав команд входили исследователи из Рочестерского университета Дуйе Тадин, профессор мозговых и когнитивных наук, и Кристель Хакслин, исследователь Джеймса V. Аквавелла, М.D. Профессор офтальмологии в глазном институте Флаума при университете и Лорелла Баттелли, руководитель группы Итальянского технологического института и доцент Гарвардской медицинской школы. Мотивированные новыми данными о том, что стимуляция мозга может способствовать обучению, Тадин и Хакслин в сотрудничестве с исследователями из Итальянского технологического института изучили, как различные типы неинвазивной стимуляции мозга влияют на обучение и удержание зрения как у здоровых людей, так и у людей с повреждениями головного мозга. Их результаты, опубликованные в статье в Journal of Neuroscience, могут привести к повышению эффективности обучения для обеих групп населения и улучшению восстановления зрения у кортикально слепых пациентов.
Улучшение обучения с помощью стимуляции мозга
По словам Тадина, обучение сложно и часто занимает много времени, "потому что после раннего детства наш мозг становится менее пластичным." Способность мозга изменяться и реорганизовываться уменьшается с возрастом, поэтому изучение новых задач или повторное изучение задач после травмы головного мозга становится более сложной задачей.
Чтобы проверить, можно ли и как можно ускорить обучение зрительному восприятию, исследователи представили участникам исследования компьютерную задачу. Участникам были показаны облака точек и их попросили определить, как точки перемещаются по экрану компьютера. Задача измеряла порог интеграции движения участников; восприятие движения важно для того, чтобы люди могли видеть движение и избегать движущихся объектов или взаимодействовать с ними. Затем участников попросили выполнить задание, в то время как подгруппам давали различные типы стимуляции мозга, каждая из которых включала неинвазивный электрический ток, подаваемый на зрительную кору. Исследователи обнаружили, что один конкретный тип стимуляции, называемый транскраниальной случайной шумовой стимуляцией (tRNS), оказал заметное влияние на улучшение пороговых значений интеграции движений участников, когда они выполняли задание.
"Все группы участников стали лучше справляться с заданием на движение с практикой, но группа, которая также тренировалась с tRNS, улучшилась вдвое и смогла выучить задание на движение лучше, чем другие группы," Тадин говорит.
Удивительно, но исследователи также обнаружили, что, когда они повторно тестировали участников шесть месяцев спустя, повышение производительности все еще сохранялось: участники в группе tRNS сохранили то, чему они научились, и по-прежнему могли лучше справляться с заданием на движение по сравнению с группам, которым были предоставлены другие методы стимуляции или обучение в одиночку.
«То, чего мы никогда не видели в этой популяции пациентов»
Затем Тадин, Хакслин и Баттелли распространили свои выводы на пациентов, перенесших инсульт или другую черепно-мозговую травму, которая повлияла на их зрительную кору, что сделало их частично слепыми.
Компания Huxlin ранее разработала систему тренировки зрения, чтобы помочь пациентам, перенесшим инсульт, восстановить зрение. Система включает в себя компьютерное устройство, которое выполняет комплекс упражнений для стимуляции неповрежденных частей зрительной корковой системы. Благодаря этой визуальной тренировке неповрежденные области учатся обрабатывать визуальную информацию, которая обычно обрабатывалась бы поврежденными частями.
Работая с участниками, которые испытали черепно-мозговые травмы, исследователи объединили зрительную тренировочную терапию Huxlin и tRNS, примененные как к поврежденным, так и неповрежденным частям мозга пациентов. Эти участники также испытали улучшение визуальной обработки и функциональности всего через 10 дней.
"Такого быстрого улучшения мы никогда не видели у этой группы пациентов," Хакслин говорит.
Исследование дает надежду на преодоление основных препятствий в терапии зрения для пациентов, перенесших инсульт или черепно-мозговую травму. Повторное обучение зрительному восприятию, потерянному из-за неврологического повреждения, обычно требует месяцев обучения. Более того, неясно, как долго восстановленные способности сохраняются после окончания терапии.
"Прелесть этой комбинированной терапии в очень коротких тренировках," Баттелли говорит. "Когда вы работаете с пациентами, перенесшими инсульт, вы быстро понимаете, что их способность продолжать выполнять задачи сильно колеблется. Таким образом, короткое и эффективное обучение является большим преимуществом."
Но, хотя двусторонний подход может привести к более эффективным методам лечения, менее ясно, почему именно этот подход работает. По словам Тадина, это будет в центре внимания будущих исследований. "Похоже, что tRNS помогает привести мозг в более пластичное состояние, что делает его более восприимчивым к изменениям, вызванным тренировкой, или обучению. Что мы надеемся узнать в ходе будущей работы, так это то, почему это происходит."