Нейробиоуправление и нейроинтерфейсы

В настоящее время нейробиоуправление наиболее широко используется в специальной (коррекционной) педагогике, нейрореабилитации, спорте и стресс-менеджменте.

Данные технологии с применением ЭЭГ усилителей или нейроинтерфейсов эффективны для взрослых и детей, в частности, для коррекции нарушений когнитивных функций и дефиците внимания у детей (СДВГ), а также в случаях различных зависимостей (аддикций).

Нейробиоуправление по ЭЭГ используется для лечения неврологических, соматических и психических расстройств. Его психиатрические приложения для клинически диагностированных расстройств включают лечение депрессии, анорексии, дислексии, дисграфии, шизофрении, злоупотребления психоактивными веществами, неврозов, посттравматического расстройства и болезни Альцгеймера. Результаты исследований свидетельствуют о том, что нейромодулирующий эффект терапии положительно влияет на когнитивные процессы, настроение и уровень тревожности. 

Эффективность метода нейробиоуправления связана с формированием соответствующих нейронных связей и возможностью последующего прямого доступа к ним, а также вовлечением в петли обратной связи не только эффекторных (симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы; гуморальная система), но и сенсорных (зрительная, слуховая), проприоцептивной систем, а также пластичностью головного мозга.

Тренинги нейробиоуправления достаточно просты в реализации (См. рис.1), имеют широкий спектр применения для детей и подростков с различными нарушениями и могут быть использованы в работе специалистов коррекционных и общеобразовательных школ, центров развития детей и подростков, частных психологических центров и логопедических кабинетах, спортивных школах и т.д.

Рис.1 Реализация ЭЭГ-БОС тренинга с нейроинтерфейсом

Основа метода нейробиоуправления по параметрам биоэлектрической активности головного мозга — это пластичность нейронных сетей. Эффективность подобной регуляции базируется на свойствах ритмической активности мозга и нейропластичности. Пластичность является фундаментальным свойством нервной клетки и нервной системы в целом.

Некоторые современные исследователи считают нейромодуляцию клеток лимбической системы наиболее важной в механизме реализации действия метода нейробиоуправления. Модуляция определяется восходящим контролем ствола мозга (См рис.2).

Существуют четыре основные модуляторные системы ствола мозга:

  • голубое пятно (норадренергическая система);
  • базальные ганглии (холинергическая);
  • ядра шва (серотонинергическая) и черная субстанция,
  • вентральные ядра таламуса (дофаминергическая).
Рис.2 Головной мозг человека

Модулирующая система мозга выполняет функцию регулирования процессов активации в составе различных видов деятельности. Именно она регулирует цикл сон—бодрствование, стадии и фазы сна, уровни и специфику функциональных состояний во время бодрствования, процессы внимания и памяти посредством локальных и генерализованных эффектов активации и инактивации.

Известно, что существует теория резонансов, объясняющая динамику ритмической активности мозга системой резонансных возбуждений корково-подкорковых образований мозга, которая также может быть использована для обоснования нейропластичности и эффективности нейробиоуправления.

Можно выделить три типа резонансов:

  • Первый тип — локальные (между соседними макропучками коры) — ответственны за выработку высокочастотного γ-ритма. Предположительно в активации этих петель участвует ацетилхолин.
  • Второй тип — зональные (между макропучками, отстоящими друг от друга на несколько сантиметров) — вырабатывают α-ритм. Предположительно в активации этих петель участвуют норадреналин и дофамин.
  • Третий тип — глобальные резонансы (развиваются между далеко отстоящими областями) — ответственны за активность в пределах Δ- и θ-диапазонов. Предположительно в активации этих петель участвует и серотонин.

Интересно, что все три типа петель могут запускаться таламическими пейсмекерами или возникать самопроизвольно. Таким образом, при работе коры головного мозга между неокортикальными клеточными ядрами возникают резонансные петли, которые определяют характерные частоты ЭЭГ и нередко запускаются пейсмекерами таламуса. Внутри коры и между корой и таламусом существуют сложные стимулирующие и тормозящие взаимодействия, которые дают возможность действовать этим петлям и обеспечивают основу для обучения. Таким образом, пластичность определяют два механизма — модуляция нейронных цепей и долговременная потенциация. 

Большинство нейрофизиологии полагают, что долговременная потенциация совместно с долговременной депрессией лежат в основе клеточных механизмов памяти и обучения.

Нейромодуляция в свою очередь определяется восходящими модулирующими системами ствола мозга. Можно сделать вывод, что все биохимические и молекулярные преобразования, вызываемые обучением (или ЭЭГ-тренингом, который рассматривается как специфический тип обучения), в итоге ведут к синаптической реорганизации — увеличению размеров и количества активно работающих синапсов.

Таким образом, ЭЭГ-тренинг оказывает влияние на ритмические механизмы биоэлектрической активности мозга за счет изменения нейромодуляторных влияний его ствола, пластичности нейронных сетей и формирования новых нейронных ансамблей.

Изменяя уровень и степень ЭЭГ-активности, нейробиоуправление нормализует механизмы активации, за счет чего улучшает кортикальную стабильность. В результате обучения управлением центральными механизмами регуляции нейробиоуправления приводит к необходимой стабилизации баланса активирующих и тормозных процессов в нервной системе в целом.

На сегодняшний день эффективность нейробиоуправления принято считать клинически доказанной и научно подтверждённой, хотя споры на этот счет не утихают и по сей день.