Ученые из SickKids обнаружили мозговой сигнал потери внимания и способ вернуть концентрацию у детей

Исследователи из детской больницы «SickKids» в Торонто идентифицировали мозговой сигнал, который предсказывает, что ребенок вот-вот потеряет концентрацию – буквально за миллисекунды до того, как это случится. Они также показали, что электрическая стимуляция, примененная точно в этот момент, может восстановить внимание. Исследование, опубликованное в «Nature Neuroscience», впервые демонстрирует подобный подход с обратной связью для контроля внимания у людей.

Нейронная «подпись» блуждающего ума

Работа началась с группы из 30 детей с эпилепсией, которым уже были имплантированы электроды в мозг в рамках мониторинга приступов.

Комбинируя внутричерепные записи и модели машинного обучения, команда обнаружила специфический паттерн нейронной активности, который надежно появляется незадолго до того, как внимание ребенка начинает рассеиваться во время когнитивных задач продолжительностью 20–30 минут.

«Поразительно было то, что мы смогли обнаружить в мозге сигнатуру, которая появляется у каждого ребенка прямо перед началом снижения внимания и замедления реакции», – говорит доктор Небрас Варси, первый автор исследования и детский нейрохирург-ученый в лаборатории Ибрагима в SickKids.

«Точечная электрическая стимуляция именно в эти моменты позволила каждому ребенку сохранить концентрацию даже при выполнении сложных задач – и справляться с ними быстрее и точнее».

Метод работает только при точном соблюдении момента воздействия: стимуляция в другое время даже ухудшает результаты, что ясно показывает, насколько тонко должен быть откалиброван этот подход.

От пациентов с эпилепсией к детям с СДВГ

Чтобы проверить, имеют ли результаты значение вне контекста эпилепсии, ученые перешли к неинвазивным методам.

С помощью магнитоэнцефалографии у 37 здоровых детей и 25 детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) они показали, что та же нейронная «подпись» предсказывает появление «вспышек» невнимательности в обеих группах.

На следующем этапе однократный импульс транскраниальной магнитной стимуляции, поданный через ЭЭГ-шапочку и ТМС-катушку к целевой зоне мозга в этот критический момент, привел к улучшению реакции и точности – без необходимости хирургического вмешательства.

Результаты показывают потенциальный путь к созданию носимых неинвазивных устройств, которые в реальном времени могли бы «отслеживать» внимание и поддерживать его, хотя технология все еще находится на ранней стадии.

Почему детская нейронаука нуждается в таком прорыве

«Мало что в человеческом опыте является таким же фундаментальным, как внимание», – подчеркивает ведущий автор доктор Джордж Ибрагим, нейрохирург и старший научный сотрудник программы по неврологии и психическому здоровью в SickKids.

«Оно определяет наше восприятие, память и то, как мы взаимодействуем с миром. Но что происходит, когда это внимание нарушается?»

Ибрагим отмечает, что, несмотря на широкое исследование неврологических и психических расстройств у взрослых, детская нейронаука остается относительно менее развитой.

«Необходимо этичным путем разрабатывать потенциальные методы лечения для детей и подростков, а для этого нужно понимать их нейронные цепи», – говорит он. «Потенциал изменить жизнь стольких детей чрезвычайно значим».

Кто стоит за исследованием и что дальше

Исследование поддержано Канадскими институтами медицинских исследований, организацией «Brain Canada» и кафедрой функциональной нейрохирургии «Эйб Бресвер» в SickKids.

Следующие шаги включают более масштабные клинические испытания и совершенствование неинвазивных техник, чтобы оценить, насколько этот подход может быть применен в повседневной практике – например, в качестве вспомогательного средства при СДВГ или для детей, которые испытывают трудности с концентрацией в школе.

Хотя до появления реальных устройств для массового использования еще далеко, сам факт того, что внимание можно «уловить» и поддержать в реальном времени на уровне мозговой активности, открывает совершенно новую страницу для детской нейронауки и образовательных технологий.