Науковці з SickKids виявили мозковий сигнал втрати уваги та спосіб повернути концентрацію у дітей

Дослідники з дитячої лікарні "SickKids" у Торонто ідентифікували мозковий сигнал, який передбачає, що дитина збирається втратити концентрацію — буквально за мілісекунди до того, як це станеться. Вони також показали, що електрична стимуляція, застосована точно в цей момент, може відновити увагу. Дослідження, опубліковане в "Nature Neuroscience", вперше демонструє подібний підхід із зворотним зв'язком для контролю уваги у людей.

Невронний "підпис" розуму, що блукає

Робота розпочалася з групи з 30 дітей з епілепсією, яким уже були імплантовані електроди в мозок як частина моніторингу нападів.

Поєднуючи внутрішньочерепні записи та моделі машинного навчання, команда виявила специфічну модель нейронної активності, яка надійно з'являється незадовго до того, як увага дитини починає розсіюватися під час когнітивних завдань тривалістю 20–30 хвилин.

«Вражало те, що ми змогли виявити в мозку сигнатуру, яка з'являється прямо перед тим, як у кожної дитини починається спад уваги та сповільнення реакції», — каже д-р Небрас Варсі, перший автор дослідження та дитячий нейрохірург-науковець у лабораторії Ібрагіма в SickKids.

«Точкова електрична стимуляція саме в ці моменти дозволила кожній дитині зберегти свою концентрацію навіть під час складних завдань — і справлятися з ними швидше та точніше».

Метод працює лише за умови точного дотримання моменту впливу: стимуляція в інший час навіть погіршує результати, що чітко показує, наскільки тонко має бути відкалібрований цей підхід.

Від пацієнтів з епілепсією до дітей із СДУГ

Щоб перевірити, чи мають результати значення поза межами контексту епілепсії, вчені перейшли до неінвазивних методів.

За допомогою магнітоенцефалографії у 37 здорових дітей та 25 дітей із синдромом дефіциту уваги та гіперактивності (СДУГ) вони показали, що той самий нейронний "підпис" передбачає появу "спалахів" неуважності в обох групах.

На наступному етапі одноразовий імпульс транскраніальної магнітної стимуляції, поданий через ЕЕГ-шапку та ТМС-котушку до цільової мозкової зони в цей критичний момент, призвів до покращення реакції та точності — без потреби в хірургічному втручанні.

Результати показують потенційний шлях до створення носінних неінвазивних пристроїв, які в режимі реального часу "стежитимуть" за увагою та підтримуватимуть її, хоча технологія все ще перебуває на ранній стадії.

Чому дитяча нейронаука потребує такого прориву

«Мало що в людському досвіді є таким фундаментальним, як увага», — підкреслює провідний автор д-р Джордж Ібрагім, нейрохірург і старший науковий співробітник програми з неврології та психічного здоров'я в SickKids.

«Вона визначає наше сприйняття, пам'ять і те, як ми взаємодіємо зі світом. Але що відбувається, коли ця увага порушується?»

Ібрагім зазначає, що попри широке дослідження неврологічних і психічних розладів у дорослих, дитяча нейронаука залишається відносно менш розвиненою.

«Необхідно етично розвивати потенційні методи лікування для дітей та підлітків, а для цього ми повинні розуміти їхні нейронні ланцюги», — каже він. «Потенціал змінити життя такої кількості дітей є надзвичайно значущим».

Хто стоїть за дослідженням і що далі

Дослідження було підтримане Канадськими інститутами медичних досліджень, організацією "Brain Canada" та кафедрою функціональної нейрохірургії "Ейб Бресвер" у SickKids.

Наступні кроки включають більші клінічні випробування та вдосконалення неінвазивних технік, щоб оцінити, наскільки цей підхід може бути застосований у щоденній практиці — наприклад, як допоміжний засіб при СДУГ або для дітей, які мають проблеми з концентрацією в школі.

Хоча до реальних пристроїв для масового використання ще є час, сам факт того, що увагу можна "вловити" та підтримати в режимі реального часу на рівні мозкової активності, відкриває цілком нову сторінку для дитячої нейронауки та освітніх технологій.