Пластичность — способность мозга укреплять или ослаблять нейронные связи, чтобы приспособиться к изменениям в окружающей среде. Руководитель программы TNT доктор Дуг Вербер связывает синаптическую пластичность с обучением.
Исследование TNT фокусируется на конкретном виде обучения — когнитивных навыках. Люди используют когнитивные навыки, чтобы фокусировать внимание, обрабатывать информацию, разделять внимание на несколько задач одновременно, определять и понимать шаблоны, запоминать инструкции, организовывать информацию и многое другое. Министерство обороны США ожидает, что TNT позволит снизить стоимость и сократить продолжительность обучения специалистов по иностранному языку, аналитиков разведки, криптографов и других.
Команда исследователей TNT пытается определить физиологические механизмы, которые могли бы позволить им улучшить естественное обучение посредством электростимуляции периферических нервов — тех, которые соединяют нейроны в головном и спинном мозге с органами, кожей и мышцами, — чтобы мозг быстрее воспринимал новые знания во время ключевых моментов обучения.
Ученые еще не до конца понимают, какие механизмы лежат в основе этого улучшения, но считают, что нейростимуляция способствует высвобождению нейромедиаторов: ацетилхолина, осуществляющего нервно-мышечную передачу, норэпинефрина — «медиатора бодрости» — и других, играющих важную роль в модуляции когнитивных процессов, связанных с обучением.
Основная цель TNT — активировать различные механизмы, чтобы понять связи между нейростимуляцией, высвобождением нейромедиатора и результирующими изменениями в пластичности.
Чтобы активировать периферические нервы, исследователи будут сравнивать неинвазивную электростимуляцию через кожу с инвазивной — с помощью имплантированного устройства, — а затем сделают выводы, что из этого эффективнее.
Вербер планирует пойти еще дальше и создать устройство, которое активирует пластичность, используя электричество для стимуляции периферических нервов через кожу. Он отметил, что уже сейчас на рынке есть устройства, предназначенные для стимуляции мозга и периферических нервов. «Вы можете прямо сейчас зайти в Интернет и за 50 долларов купить устройство, которое, как утверждают производители, стимулирует ваш мозг и заставляет его делать всевозможные вещи», — сказал Вебер. Такие компании делают технологию доступной без каких-либо гарантий того, что она безопасна или даже эффективна.
В первой части исследований TNT ученые будут работать над определением механизмов, которые лежат в основе того, как стимуляция нерва влияет на пластичность мозга. Они также пытаются обнаружить физиологические показатели, которые показывают, что стимуляция работает, и выявить и свести к минимуму побочные эффекты стимуляции нервов, если таковые вообще имеются.
Во второй половине программы исследователи будут использовать технологию нейростимуляции в различных видах тренировочных упражнений для измерения улучшения скорости и степени обучения. В то же время некоторые исследовательские группы будут работать с аналитиками военной разведки и специалистами по иностранному языку, чтобы понять, как процесс обучения идёт сейчас. Цель сотрудничества состоит в том, чтобы превратить средний отряд в непревзойденных лингвистов гораздо быстрее, чем это возможно сегодня. Платформу TNT можно будет дорабатывать, чтобы удовлетворить их потребности.
В партнерстве с Университетом штата Аризона команда будет работать с персоналом Исследовательской лабораторией ВВС, чтобы изучить, как мозг реагирует во время разведки, стрельбы и наблюдения.
DARPA подходит к изучению синаптической пластичности с нескольких точек зрения, чтобы определить, есть ли безопасные и эффективные пути для улучшения обучения и ускорения освоения навыков, связанных с миссиями национальной безопасности США. Программа TNT поможет компенсировать сокращение персонала каждой военной службы.
TNT — часть более обширного проекта DARPA BRAIN, поддерживаемого Белым домом. Эта инициатива была объявлена еще администрацией Барака Обамы в 2013 году. В ее рамках поддерживаются разработки в сфере инновационных нейротехнологий, которые могут создать динамическую картину функций мозга — как отдельные клетки и сложные нейронные цепи взаимодействуют во времени и пространстве. BRAIN также исследует расстройства мозга, такие как болезни Альцгеймера и Паркинсона, депрессии и черепно-мозговые травмы.
