Стимуляция мозга электричеством помогает запоминать новые слова
Группа исследователей из НИУ ВШЭ в сотрудничестве с учеными из российских и зарубежных университетов изучила, как электрическая стимуляция мозга влияет на усвоение новых слов. Эксперимент показал, что электростимуляция речевых центров — зон Брока и Вернике — ускоряет и улучшает запоминание новых слов. Результаты опубликованы в журнале Neurobiology of Learning and Memory.
Метод транскраниальной электрической стимуляции (ТЭС) основан на воздействии малого постоянного тока на зоны головного мозга. ТЭС интересна тем, что это достаточно простой метод, не требующий дорогостоящего оборудования, к тому же неинвазивный, то есть не предполагающий хирургического вмешательства. Все, что необходимо, — правильно расположить на голове электроды.
Ученые из НИУ ВШЭ, Института мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, Университета «Сириус» и лондонского Гештальт-центра в сотрудничестве с СПбГУ изучили, как электростимуляция зон Брока и Вернике влияет на усвоение новых слов. Эти две зоны — основные речевые центры мозга. У большинства людей они расположены в левом полушарии. Авторы исследования провели масштабный и сложный по дизайну эксперимент, в котором приняли участие 160 человек.
«Мы придумали довольно сложный эксперимент, в котором постарались учесть как можно больше факторов, влияющих на научение, чтобы получить максимально полную картину процесса усвоения новых слов. Нам нужно было проверить, действительно ли электростимуляция мозга помогает запоминать новые слова или же на запоминание влияет конкретный режим стимуляции. А также какая из зон мозга — Брока или Вернике — играет бóльшую роль в процессе научения новым словам», — объясняет старший автор работы Ольга Щербакова, ведущий научный сотрудник Центра исследований интеллекта и когнитивного благополучия Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ.
Чтобы учесть все эти факторы, испытуемых разделили на пять групп. В одной группе использовали анодную стимуляцию зоны Брока, в другой — анодную стимуляцию зоны Вернике, в третьей и четвертой — катодную стимуляцию зон Брока и Вернике соответственно, а пятая группа была контрольной: для оказавшихся в ней испытуемых имитировали электростимуляцию, но ток не пускали.
Стимуляция длилась 15 минут, после чего участники эксперимента должны были запомнить 16 новых слов, точнее, т.н. псевдослов, которые были специально смоделированы для эксперимента с опорой на фонетический и ритмический строй русского языка.
Ольга Щербакова
«Существует две стратегии усвоения новых слов. Эксплицитная, когда нам показывают предмет и говорят: “Это стол”. И имплицитная, когда мы сами догадываемся о значении слова из контекста. В нашем эксперименте мы хотели посмотреть, какая стратегия запоминания окажется более эффективной при стимуляции, — рассказывает Ольга Щербакова. — Кроме того, некоторые слова мы просили испытуемых повторять вслух, чтобы выяснить, действительно ли, согласно распространенному мнению, артикуляция — произнесение заучиваемых слов вслух — способствует запоминанию».
В ходе эксперимента испытуемым демонстрировали изображения незнакомых предметов, например древних музыкальных инструментов или редких глубоководных рыб. Параллельно с просмотром каждого изображения участники слышали либо просто новое слово: «Это сен» (эксплицитная стратегия), либо вопрос: «Мохнатый ли сен?» (имплицитная стратегия).
После этапа обучения ученые проверяли, какая группа лучше усвоила новые слова и как эта разница зависела от используемой стратегии научения. Участники должны были сначала просто узнать слово на слух, а затем соотнести его с изображением. При оценке учитывалась как скорость ответа, так и его правильность.
Результаты эксперимента продемонстрировали, что обе стратегии усвоения новых слов, эксплицитная и имплицитная, имеют приблизительно равную эффективность, но при этом опираются на различные мозговые механизмы, так как разные режимы стимуляции влияли на них неодинаково. Также оказалось, что артикуляция действительно способствует лучшему запоминанию: участники точнее и быстрее распознавали слова, которые они произносили вслух на этапе обучения.
И главное, авторы работы продемонстрировали, что электростимуляция мозга действительно помогает лучше запоминать новые слова. При этом наибольший эффект имеют анодная стимуляция зоны Брока и катодная стимуляция зоны Вернике. Важно и то, что, согласно результатам проведенного эксперимента, отрицательного влияния ТЭС на результаты усвоения новых слов ни в одной из групп обнаружено не было.
Это первое ТЭС-исследование, в котором удалось одновременно учесть такое количество разных факторов, потенциально влияющих на эффективность речевого научения, и получить достоверные результаты. «Нам удалось не только показать, что ТЭС положительно влияет на процесс речевого научения, но и обнаружить оптимальные для такого научения режимы стимуляции», — подчеркивает Ольга Щербакова.
В дальнейшем ученые планируют проверить отсроченные эффекты ТЭС и выяснить, как долго сохраняется ее положительное влияние на речевые зоны мозга. Потенциально электростимуляция может применяться при восстановлении речевых способностей у пациентов после инсульта, травм головного мозга или при нейродегенеративных заболеваниях, а также для улучшения когнитивных способностей здоровых людей.