100 лет электроэнцефалографии: как изменились исследования мозга

Спустя сто лет после того, как была впервые зафиксирована электрическая активность человеческого мозга, технология электроэнцефалографии (ЭЭГ) произвела революцию в нашем понимании функций мозга. Особенно важным стало её применение в диагностике эпилепсии.

Сейчас эксперты прогнозируют, что через поколение ЭЭГ может стать распространённым инструментом для улучшения когнитивных функций, ранней диагностики и общения людей с тяжёлыми формами инвалидности. Однако по мере развития технологий возникают всё более серьёзные этические проблемы, связанные с конфиденциальностью и коммерциализацией данных ЭЭГ.

Спустя сто лет после первой записи электрической активности человеческого мозга, эксперты отмечают наследие этого открытия и делятся своими прогнозами и приоритетами на будущее.

С момента первой записи ЭЭГ в 1924 году эта технология стала неотъемлемой частью нашего понимания функций и дисфункций мозга. Наиболее важным её применением стала клиническая диагностика эпилепсии, где анализ сигнала ЭЭГ позволил быстро определить это состояние как расстройство мозговой деятельности, а не как личностное расстройство.

Теперь, спустя столетие, более 500 экспертов со всего мира пригласили задуматься о влиянии этой новаторской методологии, а также о проблемах и приоритетах на будущее.

В ходе опроса, проведённого учёными Университета Лидса (University of Leeds), респондентам — специалистам с более чем 6685-летним коллективным опытом — были представлены возможные будущие изменения в области ЭЭГ: от тех, которые считаются «критическими для прогресса», до «крайне маловероятных». Их попросили оценить, как долго эти изменения могут произойти до того, как они будут достигнуты.

Результаты опроса опубликованы в научном журнале Nature Human Behaviour.

Футуристические инновации

В списке представлено множество футуристических инноваций, которые, по мнению экспертов, могут быть реализованы в течение одного поколения. Среди них:

— использование ЭЭГ для улучшения когнитивных функций;
— раннее выявление нарушений обучаемости;
— широкое использование в качестве детектора лжи;
— использование в качестве основного средства общения для людей с тяжёлыми двигательными нарушениями и синдромом «запертости».

Считается, что надёжная диагностика аномалий головного мозга, таких как судороги или опухоли, в режиме реального времени станет возможной уже через 10–14 лет. Однако вероятность прочтения содержания снов и долговременных воспоминаний, по оценкам некоторых экспертов, может быть достигнута более чем через 50 лет.

Многие могут удивиться, узнав, что, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Human Behaviour, в течение одного поколения мы все сможем носить с собой собственную, личную, портативную ЭЭГ.

Соавтор статьи Доминик Вельке (Dominik Welke), научный сотрудник Университета Лидса, сказал: «Они действительно могут стать чем-то вроде смартфона: почти каждый имеет к ним доступ и может использовать их ежедневно — в идеале улучшая свою жизнь, предоставляя значимую информацию о физиологических факторах».

Он добавил: «Одним из таких позитивных потенциальных будущих применений технологии ЭЭГ может стать контроль бдительности водителей или пилотов. Эти системы безопасности труда могут помочь пользователю определить, засыпает ли он, а затем разбудить его или сообщить второму пилоту, что ему нужно взять управление на себя».

Сокращение неравенства в отношении здоровья

В то время как перспектива широкого использования технологии ЭЭГ в играх и виртуальной реальности (которая, по прогнозам, произойдёт всего через 20 лет) будет волновать геймеров, по-настоящему захватывающая возможность для учёных и врачей заключается в том, что эта растущая доступность позволит им взаимодействовать с сообществами, традиционно исключёнными из исследований ЭЭГ. Особенно это важно для стран с низким уровнем дохода, которые не могут позволить себе более сложные технологии визуализации.

Ожидается, что достижения в области автоматизации на основе искусственного интеллекта улучшат и ускорят анализ сложных данных.

Доктор Вельке сказал: «Заглядывая в будущее: с аппаратной стороны это относительно дёшево и легко производить, а со стороны анализа и программного обеспечения, благодаря этим новым компьютерным технологиям, есть все кусочки головоломки, позволяющие действительно развернуть ЭЭГ для очень большой базы пользователей. В отличие от других методов, таких как МРТ или имплантированные устройства, ЭЭГ потенциально может сделать нейровизуализацию доступной для всех людей в мире».

Этические вопросы

Наряду с оптимизмом в отношении новых технологий, опрошенные эксперты также высказали предостережения, выражая опасения, которые варьировались от несоблюдения согласованных стандартов и протоколов до этических вопросов, возникающих из-за новых коммерческих приложений и «нейроусовершенствования».

Доктор Вельке сказал: «Я уверен, что некоторые транснациональные технологические компании могут быть очень заинтересованы во внедрении ЭЭГ или других технологий нейровизуализации просто для того, чтобы получать больше информации о своих пользователях, которая намекает на их предпочтения и эмоции 24 часа в сутки. Но следует ли использовать его таким образом? Существуют очевидные опасения по поводу когнитивной свободы и конфиденциальности психического. Это подтверждает важность «ответственности» — тот факт, что новые способы использования технологии также могут поднять новые этические вопросы».

Приоритеты сообщества ЭЭГ

Ещё одной целью опроса было определение приоритетов сообщества ЭЭГ для направления будущих усилий. Участники оценили, насколько важны для их работы крупные разработки и достижения в различных областях исследований ЭЭГ.

Профессор Муштак сказал: «Я думаю, что ЭЭГ в сочетании с такими технологиями, как искусственный интеллект и виртуальная реальность, может радикально изменить способы нашего взаимодействия с машинами и при этом сыграть чрезвычайно важную роль в науке и обществе в следующем веке. Но чтобы обеспечить это, нейробиологическое сообщество — академическое, клиническое и промышленное — должно взять на себя обязательство продвигать надёжные, этические, инклюзивные и устойчивые методы, которые помогут реализовать его огромный потенциал».

Работу выполняли более 90 авторов, от начинающих исследователей до выдающихся деятелей в этой области. Они известны под общим названием консорциум EEG100.

Оно началось как партнёрство между #EEGManyLabs — международной сетью исследователей из более чем 30 стран, оценивающих воспроизводимость результатов некоторых из наиболее важных и влиятельных экспериментов ЭЭГ психологических явлений — и Global Brain Consortium, разнообразной сетью исследователей мозга, врачей и учреждений, стремящихся к достижению улучшенных и более справедливых результатов в отношении здоровья во всём мире.

Последний автор статьи, Педро Антонио Вальдес-Соса (), директор Китайско-Кубинской лаборатории нейротехнологий университета () электронных наук и технологий Китая/Кубинского центра нейронаук, заключил: «В нескольких странах, включая Кубу, мы продемонстрировали, что ЭЭГ может скрининг некоторых заболеваний нервной системы на популяционном уровне. Эта технология особенно подходит, когда ресурсы ограничены, как они есть в разобщённых группах по всему миру. Есть препятствия, которые необходимо преодолеть, чтобы использовать ЭЭГ в глобальном масштабе, но, поступая так, мы

Литература 
“100 Years of EEG for Brain and Behaviour Research” by Dominik Welke et al. Nature Human Behavior