Лучше сосредоточиться можно, если успокоить мозг, а не заставлять его работать быстрее.
Ученые обнаружили, что лучшее внимание может быть связано с более спокойным мозгом, а не с более активным. Фото: Shutterstock
Расстройства внимания, такие как СДВГ, возникают, когда мозгу трудно отделить значимые сигналы от постоянной фоновой информации. Мозг непрерывно обрабатывает изображения, звуки и внутренние мысли, и сосредоточенность зависит от его способности игнорировать отвлекающие факторы, реагируя на то, что имеет значение. Большинство современных методов лечения улучшают внимание за счет увеличения активности в мозговых цепях, которые контролируют концентрацию внимания, особенно в префронтальной коре.
Новое исследование предлагает другое решение. Вместо повышения мозговой активности исследователи указывают на снижение базовой активности как на способ снижения ментального шума и улучшения внимания.
Ген, связанный с более спокойной сосредоточенностью
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience, ученые сообщают, что ген под названием Homer1 играет важную роль во внимании, определяя, насколько тихим или шумным является мозг в состоянии покоя. Мыши со сниженным уровнем двух специфических форм этого гена демонстрировали более спокойную мозговую деятельность и лучше справлялись с задачами, требующими концентрации внимания.
Эти результаты могут стать первым шагом на пути к новым методам лечения, направленным на успокоение мозга, а не на его стимуляцию. Последствия этого выходят за рамки СДВГ, поскольку Homer1 также был связан с расстройствами, связанными с ранними различиями в сенсорной обработке, включая аутизм и шизофрению.
«Ген, который мы обнаружили, оказывает поразительное влияние на внимание и имеет отношение к людям», — говорит Прия Раджасетупати, руководитель семейной лаборатории нейронной динамики и познания Сколер Хорбах в Рокфеллеровском университете.
Неожиданная генетическая мишень
Когда исследовательская группа начала изучать генетику внимания, Homer1 не был очевидным кандидатом. Ученым давно известна роль этого гена в нейротрансмиссии, и многие взаимодействующие белки Homer1 были обнаружены в ходе генетических исследований нарушений внимания, но сам Homer1 ранее не выделялся в качестве ключевого фактора.
Для более широкого исследования ученые проанализировали геномы почти 200 мышей, выведенных от восьми различных родительских штаммов, в том числе некоторых диких. Этот подход был разработан, чтобы отразить генетическое разнообразие, наблюдаемое в человеческих популяциях, и позволил выявить тонкие генетические влияния.
«Это были титанические усилия, и это было действительно новшеством в данной области», — говорит Раджасетупати, который отдает должное аспиранту Закари Гершону за руководство работой.
Большое генетическое влияние на внимание
Этот крупномасштабный генетический анализ выявил четкую закономерность. У мышей, которые лучше всего справлялись с задачами по концентрации внимания, уровень Homer1 в префронтальной коре, области мозга, необходимой для концентрации внимания, был значительно ниже. Ген был расположен на участке ДНК, который объяснял почти 20% различий во внимании у мышей.
«Это огромный эффект», — говорит Раджасетупати. «Даже учитывая некоторую переоценку величины этого эффекта, которая может быть вызвана многими причинами, это поразительная цифра. В большинстве случаев вам повезет, если вы найдете ген, который влияет хотя бы на 1 процент признака».
Выбор времени Имеет Решающее Значение В процессе Развития Мозга
Дальнейший анализ показал, что не все формы Homer1 внесли одинаковый вклад. Две конкретные версии, известные как Homer1a и Ania3, были ответственны за различия во внимании. У мышей, которые преуспевали в выполнении задач на концентрацию внимания, естественно, уровень этих вариантов в префронтальной коре был ниже, в то время как другие формы гена оставались неизменными.
Когда исследователи экспериментально уменьшили Homer1a и Ania3 в течение короткого периода развития у мышей-подростков, эффект был поразительным. Животные стали быстрее, точнее и менее отвлекаемы в ходе нескольких поведенческих тестов. Проведение аналогичных изменений у взрослых мышей не принесло никакой пользы, показав, что Homer1 влияет на внимание в течение ограниченного периода ранней жизни.
Как успокоение мозга улучшает концентрацию
Самое неожиданное открытие пришло в результате изучения того, как Homer1 влияет на клетки головного мозга. Снижение уровня Homer1 в нейронах префронтальной коры привело к увеличению в этих клетках активности ГАМК-рецепторов — молекулярных тормозов нервной системы.
Это изменение уменьшило ненужную фоновую активность, сохранив при этом сильные, целенаправленные всплески активности при появлении важных сигналов. Вместо того, чтобы реагировать постоянно, нейроны сохраняли свою активность в те моменты, когда требовалось внимание, что приводило к более точным реакциям.
«Мы были уверены, что у более внимательных мышей активность в префронтальной коре будет выше, а не ниже», — говорит Раджасетупати. «Но в этом был определенный смысл. Отчасти внимание заключается в том, чтобы блокировать все остальное».
Более спокойный способ думать о внимании
Для Гершона, который живет с СДВГ, результаты исследования показались интуитивными. «Это часть моей истории, — говорит он, — и одна из причин, побудивших меня применить генетическое картирование к изучению внимания».
Он также был первым в лаборатории, кто заметил, что снижение Homer1 улучшает концентрацию внимания за счет уменьшения отвлекающих факторов. По его мнению, результаты соответствуют общепринятому опыту. «Глубокое дыхание, осознанность, медитация, успокаивающие нервную систему — люди постоянно отмечают улучшение концентрации внимания после этих занятий», — говорит он.
Переосмысление будущих методов лечения
Современные методы лечения нарушений внимания, как правило, усиливают возбуждающую передачу сигналов в префронтальных отделах мозга с помощью стимулирующих препаратов. Новые результаты указывают на другую возможность: методы лечения, которые улучшают внимание, успокаивая нервную активность, а не усиливая ее.
Поскольку Homer1 и взаимодействующие с ним белки были связаны с СДВГ, шизофренией и аутизмом, дальнейшие исследования могут изменить представление ученых о различных состояниях, связанных с развитием нервной системы.
Будущие исследования лаборатории Rajasethupathy будут направлены на уточнение генетических представлений о внимании с целью разработки методов лечения, которые точно корректируют уровни Homer1.
«В Homer1 есть сайт сращивания, на который можно воздействовать фармакологически, что может стать идеальным способом помочь регулировать соотношение сигнала и шума в мозге», — говорит Раджасетупати. «Это открывает реальный путь к созданию лекарства, обладающего таким же успокаивающим эффектом, как медитация».