Быстрая модуляция выбора поведения с помощью ультразвука в фронтальных полях взгляда человека

Почему это исследование важно для повседневных решений

Многие наши мгновенные решения, например куда смотреть, когда что-то мелькнуло в периферическом зрении, кажутся автоматическими. Однако ими управляет точная активность крошечных участков мозга глубоко под черепом. В этом исследовании показано, что мягкие импульсы ультразвука, подаваемые из вне головы, могут сдвигать такие быстрые решения о направлении взгляда у человека в течение нескольких сотых долей секунды. Работа открывает возможности использования звуковых волн для исследования того, как циркуиты мозга обеспечивают принятие решений, и намекает на будущие высокотаргетные терапии, не требующие операции или имплантов.

Новый способ подтолкнуть активность мозга

Ученые давно ищут инструменты, которые могли бы изменять активность мозга с высокой пространственной точностью и миллисекундной синхронизацией. Существующие методы, такие как магнитная или электрическая стимуляция, затрагивают большие области и иногда вызывают сильные, нарушающие реакции. В отличие от них транскраниальная ультразвуковая стимуляция (TUS) использует сфокусированные звуковые волны на частотах, существенно выше слышимого диапазона, чтобы мягко влиять на ткань мозга без операции. Исследования на животных показывали, что TUS может смещать выборы, воздействуя на определенные мозговые цепи, но оставалось неясным, можно ли добиться таких же точных и немедленных эффектов безопасно у людей и будет ли результат заключаться в возбуждении, подавлении или просто в нарушении текущей активности.

Таргетирование центра управления движениями глаз

Исследователи сосредоточились на фронтальных полях взгляда (FEF) — небольших областях по обеим сторонам мозга, которые помогают решать, куда мы посмотрим дальше. Каждое FEF в основном контролирует быстрые движения глаз, или саккады, в сторону противоположной части пространства. Это делает FEF идеальной площадкой для тестирования: если стимуляция изменит его выход, выборы движений глаз должны сместиться в ясную, измеримую сторону. В исследовании 35 добровольцев сыграли в простую задачу. В каждом испытании два коротких «планетных» мишени появлялись одна за другой слева и справа от центральной точки фиксации, разделенные всего несколькими тысячными долями секунды. Участники должны были как можно быстрее посмотреть на ту мишень, которая появлялась первой, зарабатывая или теряя очки в зависимости от точности.

Звуковые импульсы, которые тонко сдвигают баланс

В критических испытаниях команда подавала 500-миллисекундные серии сфокусированного ультразвука либо в левое, либо в правое FEF как раз в момент появления первой мишени. В других испытаниях стимулировали контрольную область в моторной коре, отвечающей за руку, либо проигрывали только маскирующий звук без ультразвука. Задача была спроектирована так, что во многих пробах разницы во времени между двумя мишенями были очень малы, делая «правильный» ответ неопределенным и, следовательно, более подверженным даже небольшой смещающей роли в активности мозга. Ключевой результат показал, что TUS в FEF надежно увеличивал количество саккад в противоположную сторону пространства: стимуляция левого FEF приводила к большему числу правосторонних выборов, а стимуляция правого FEF — к левосторонним, особенно когда визуальные данные были неоднозначны. Важно, что похожая стимуляция ультразвуком области моторной коры руки не смещала выборы глаз, что показывает специфичность эффекта для цепи управления движением глаз, а не для общих ощущений или звука от устройства.

Химия мозга помогает объяснить, кто сильнее подвержен эффекту

Не у всех изменения выбора были одинаковыми. Чтобы понять, почему, исследователи измерили уровни GABA+ — маркера ингибирующей химии мозга — в левом FEF и левой моторной коре с помощью магнитно-резонансной спектроскопии. Участники с более низким исходным уровнем GABA+ в FEF — то есть с более низким ингибирующим тонусом — проявили наибольшее изменение смещения выбора глаз под воздействием ультразвука, в то время как у тех, у кого ингибирующий тонус был выше, изменения были меньше. Эта связь была специфична для FEF: уровни GABA+ в моторной коре не предсказывали эффекта TUS на выборы глаз. Полученные данные позволяют предположить, что ультразвук не просто универсально «включает» или «выключает» активность мозга; скорее он взаимодействует с существующим балансом возбуждения и ингибиции в мозге каждого человека.

Быстро, точно и многообещающе для будущих применений

Временные характеристики эффектов имеют решающее значение. Сдвиг в движениях глаз наблюдался даже в самых быстрых испытаниях, когда участники получали менее примерно 265 миллисекунд стимуляции до того, как сдвинули взгляд. При этом не было снижения общей точности и мало свидетельств того, что смещение переносилось на следующий триал. Вместе это указывает на то, что TUS может действовать как моментная «подталкивающая» сила на текущие мозговые вычисления, а не как грубое, долговременное нарушение. Для непрофессионального наблюдателя вывод таков: тщательно настроенный ультразвук способен направлять наши крошечные решения о движении глаз в реальном времени, и сила этого воздействия зависит от базовой химии каждого мозга. Это ставит сфокусированный ультразвук в ряд мощных неинвазивных инструментов для картирования причинно-следственных связей в человеческом мозге и потенциально делает его шагом к персонализированным лечениям расстройств внимания, движения и принятия решений.

Цитирование: Farboud, S., Kop, B.R., Koolschijn, R.S. et al. Rapid modulation of choice behavior by ultrasound on the human frontal eye fields. Nat Commun 17, 2966 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69854-7

Ключевые слова: транскраниальная ультразвуковая стимуляция, движения глаз, стимуляция мозга, принятие решений, ингибиция ГАМК