Изследователи от болницата за деца "SickKids" в Торонто идентифицираха мозъчен сигнал, който предсказва, че детето е на път да загуби концентрация – буквално милисекунди преди това да се случи. Те показаха и че електрическа стимулация, приложена точно в този момент, може да възстанови вниманието. Проучването, публикувано в "Nature Neuroscience", за първи път демонстрира подобен подход с обратна връзка за контрол върху вниманието при хора.

Невронен "подпис" на блуждаещия ум

Работата започва с група от 30 деца с епилепсия, на които вече са имплантирани електроди в мозъка като част от мониторинга на пристъпите.

Комбинирайки вътречерепни записи и модели за машинно обучение, екипът открива специфичен модел на невронна активност, който надеждно се появява малко преди вниманието на детето да започне да се разсейва по време на когнитивни задачи с продължителност 20–30 минути.

„Поразително беше, че успяхме да открием в мозъка сигнатура, която се появява точно преди при всяко дете да започне спад във вниманието и забавяне на реакцията“, казва д-р Небрас Варси, първи автор на изследването и детски неврохирург‑учен в лабораторията на Ибрахим в SickKids.

„Точковата електрическа стимулация точно в тези моменти позволи на всяко дете да запази концентрацията си дори при сложни задачи – и да се справя с тях по‑бързо и по‑точно“.

Методът работи само при прецизно спазване на момента на въздействие: стимулация в друго време дори влошава резултатите, което ясно показва колко фино трябва да бъде калибриран този подход.

От пациенти с епилепсия към деца със СДВХ

За да проверят дали резултатите имат значение и извън контекста на епилепсията, учените преминават към неинвазивни методи.

С помощта на магнитоенцефалография при 37 здрави деца и 25 деца със синдром на дефицит на вниманието и хиперактивност (СДВХ) те показват, че същият невронен "подпис" предсказва появата на "проблясъци" на невнимание и в двете групи.

В следващата стъпка еднократен импулс транскраниална магнитна стимулация, подаден чрез ЕЕГ шапка и ТМС‑намотка към целевата мозъчна зона в този критичен момент, води до подобрение в реакцията и точността – без нужда от хирургична намеса.

Резултатите показват потенциален път към създаване на носими неинвазивни устройства, които в реално време да "следят" вниманието и да го подкрепят, макар че технологията все още е в ранна фаза.

Защо детската невронаука има нужда от такъв пробив

„Малко неща в човешкия опит са толкова фундаментални, колкото вниманието“, подчертава водещият автор д-р Джордж Ибрахим, неврохирург и старши научен сътрудник в програмата по неврология и психично здраве в SickKids.

„То определя нашето възприятие, памет и начина, по който взаимодействаме със света. Но какво се случва, когато това внимание се наруши?“

Ибрахим отбелязва, че въпреки широкото изследване на неврологични и психични разстройства при възрастни, детската невронаука остава сравнително по‑слабо развита.

„Необходимо е по етичен начин да развиваме потенциални лечения за деца и юноши, а за това трябва да разбираме техните невронни вериги“, казва той. „Потенциалът да променим живота на толкова много деца е изключително значим“.

Кой стои зад изследването и какво следва

Проучването е подкрепено от Канадските институти за здравни изследвания, организацията "Brain Canada" и катедрата по функционална неврохирургия "Ейб Бресвър" в SickKids.

Следващите стъпки включват по-големи клинични изпитвания и усъвършенстване на неинвазивните техники, за да се оцени доколко този подход може да бъде приложен в ежедневната практика – например като помощно средство при СДВХ или при деца, които се борят с концентрацията в училище.

Макар до реални устройства за масова употреба да има още време, самият факт, че вниманието може да бъде "уловено" и подкрепено в реално време на ниво мозъчна активност, отваря напълно нова страница за детската невронаука и образователните технологии.