Вчені з Массачусетського технологічного інституту навчили учасників експерименту регулювати активність теменної частки правої або лівої півкулі в альфа-діапазоні. Для цього вони реєстрували активність їх мозку за допомогою магнітоенцефалографа і регулювали розподілом отриманої альфа-активності те, що учасники бачать на екрані. В результаті учасники почали звертати більше уваги на те, що знаходиться іпсилатерально півкулю, активність якої вони змінювали. Це, з одного боку, вказує на інгібуючу функцію альфа-ритмів у процесі уваги, а з іншого - вказує на прямий вплив такої активності на когнітивні функції, пишуть вчені в журналі.
В першу чергу робота процесів уваги вимагає того, щоб його об'єкт був у фокусі - як сенсорному, так і когнітивному. Це, однак, тільки частина завдання: для того, щоб людина могла зосередитися на якомусь об'єкті або занятті, всі нерелевантні завдання повинні ігноруватися. Тут, у свою чергу, повинні працювати інгібіторні механізми: мозку необхідно ефективно придушувати відповідь на непотрібну в певний момент часу сенсорну стимуляцію.
Один з потенційних механізмів подібного інгібіторного контролю - регуляція синхронізації активності мозку в альфа-діапазоні (від 8 до 14 Гц). Підвищена синхронізація альфа-ритмів в одній півкулі мозку пов'язана зі зниженою увагою до того, що потрапляє в контралатеральне рецептивне поле, а знижена синхронізація - навпаки, пов'язана з підвищеною увагою.
Тим не менш, характер такого зв'язку вивчений погано: з одного боку, це може бути звичайною кореляцією, у разі чого подібна синхронізація може просто супроводжувати процес розподілу уваги, але не впливати на нього. З іншого боку, якщо зв'язок причинно-наслідковий, і характер синхронізації насправді впливає на те, як увага розподіляється і працює, механізм цей можна використовувати - грубо кажучи, налаштовувати увагу по тому, як саме відбувається активність в альфа-діапазоні.
Роберт Десімон (Robert Desimone) з Массачусетського технологічного інституту і його колеги вирішили перевірити цей підхід експериментально - вони навчили 20 добровольців контролювати і регулювати активність темної частки або лівої, або правої півкулі в альфа-діапазоні.
Для цього вони використовували магнітоенцефалографію (МЕГ) - метод, який дозволяє візуалізувати активність мозку з високою тимчасовою і просторовою роздільною здатністю. Учасників експерименту розділили на дві групи: одній групі необхідно було збільшувати активність правої темної частки відносно лівої, а другій групі - лівої відносно правої. Оскільки збільшення активності в альфа-діапазоні призводить до інгібування інформації, що надходить у відповідне (контрлатеральне) зорове поле, вчені припустили, що придушення активності правої півкулі призведе до підвищеної уваги до того, що відбувається в іпсилатеральному глядацькому полі - правому, і те ж саме відбуватиметься і в лівій півкулі.
Під час експерименту учасникам показували коло, що складається з сірих контрастних смуг. Завдання учасників полягало в тому, щоб збільшити контрастність смуг так, щоб можна було розрізнити їх напрямок. Самим учасникам пропонувалося зробити це «силою думки», але насправді контрастність змінювалася відповідно до індексу альфа-асиметрії - в тому випадку, якщо активність однієї півкулі (залежно від групи) в альфа-діапазоні перевершувала активність іншої півкулі. Потім отриманий контраст прибирали і через три секунди показували інше коло - з або таким же напрямком ліній, або відхиленим на п'ять відсотків: учасникам необхідно було вирішити, чи відповідає напрямок ліній тому, який вони бачили до цього.
Незважаючи на складність завдання, учасникам вдалося правильно визначити напрямок ліній в 74 відсотках випадків, що значно вище випадкового попадання. З урахуванням того, що лінії учасники могли розгледіти тільки в тому випадку, якщо активність їх мозку в альфа-діапазоні змінювалася, вчені зробили висновок, що їм вдалося створити працюючу систему зворотної відповіді. Крім того, аналіз знятих з МЕГ даних показав, що активність відповідної групі півкулі в альфа-діапазоні в дійсності збільшувалася до кінця тренування.
Під час експерименту деяким учасникам також показували відволікаючий стимул - ліворуч або праворуч від кола з лініями - і просили його ігнорувати, не відволікаючись від виконання завдання. Аналіз МЕГ-даних показав, що ігнорування стимулу з правого боку пов'язане з підвищеною активністю темної частки правої півкулі, а стимулу з лівого боку - з підвищеною активністю лівої півкулі, знову ж таки - в альфа-діапазоні.
Нарешті, вчені вирішили уважніше вивчити, як регуляція синхронізації насправді регулює процеси уваги. Спочатку вони провели експеримент з використанням познерівської парадигми: у такому експерименті праворуч або ліворуч від фіксаційного хреста на екрані з'являються фігури, і вимірюється те, як швидко учасник дослідження реагує на кожну з них. Виявилося, що навчання синхронізації альфа-ритмів (у порівнянні з результатами експерименту до тренування) призводить до деякої помітної упередженості уваги: залежно від групи більше уваги приділялося стимулу, що з'являється в іпсилатеральному глядацькому полі.
Подібна упередженість мала досить довгостроковий ефект: у двох додаткових експериментах учасникам показували або ті ж самі кола зі смужками або картинки, а рухи їх очей реєстрували за допомогою айтрекера. У разі, якщо учасникам говорили, на який бік звернути увагу, вони дивилися туди, куди потрібно, а якщо ні - також більше уваги приділяли іпсилатеральному зоровому полю залежно від того, активність якої півкулі мозку їм треба було регулювати.
Незважаючи на те, що учасникам не було точно відомо, що саме вони роблять, їм все ж вдалося регулювати активність в альфа-діапазоні таким чином, щоб інгібувати інформацію в контрлатеральному зоровому полі і приділити більше уваги тому, що відбувається в іпсилатеральному. На думку вчених, їхня робота вказує на те, що альфа-ритми безпосередньо регулюють зорову увагу. Крім того, ефект, мабуть, не просто проявляється відразу ж, але також і залишається на деякий час після того, як активність була потрібним чином відрегульована.
«Налаштування» активності двох півкуль в альфа-ритмі також допомагає і в лікуванні психічних розладів: у березні цього року вченим в експерименті на 32 добровольцях за допомогою електричної стимуляції змінним струмом вдалося відновити синхронізацію активності в альфа-ритмі і зменшити симптоми депресії, а ефект зберігся мінімум на чотири тижні.