Мозг в свете тайн: Ультраслабое излучение как ключ к сознанию?

Ученые обнаружили, что человеческий мозг испускает слабые световые сигналы, которые можно зафиксировать вне зависимости от внешнего освещения.
Исследователи выяснили, как эти сигналы связаны с психическим состоянием, и можно ли их использовать для мониторинга активности мозга. Результаты работы опубликованы в журнале iScience.

Все живые ткани излучают крайне слабые фотоны в процессе метаболизма. Это не похоже на биолюминесценцию, где свет возникает благодаря химическим реакциям. В случае сверхслабого фотонного излучения (УФИ) свет генерируется при переходе молекул из возбужденного состояния в спокойное. Его интенсивность крайне мала — примерно в миллион раз слабее света, видимого человеческому глазу.

Мозг излучает больше таких фотонов, чем другие органы. Это объясняется его высоким энергопотреблением и наличием молекул, способных поглощать и излучать свет. Группа ученых из Университета Алгомы, Университета Тафтса и Университета Уилфрида Лорье исследовала, можно ли использовать УФИ для наблюдения за активностью мозга. В отличие от МРТ или инфракрасной спектроскопии, этот метод не требует воздействия на мозг.

В эксперименте участвовали 20 здоровых взрослых. В темной комнате фотоумножители регистрировали световые сигналы в затылочной и височных областях головы, а электроэнцефалография (ЭЭГ) отслеживала электрическую активность мозга. Участники выполняли простые задачи: сидели с закрытыми и открытыми глазами, слушали звуковые сигналы.

Результаты показали, что свет, исходящий из мозга, отличался от фонового по вариативности и частотному составу. Сигналы имели медленные колебания (менее 1 Гц), особенно выраженные в затылочной области. При смене состояний, например при закрытии глаз, показатели УФИ стабилизировались и изменялись, что указывало на связь с внутренними процессами мозга. Однако направление изменений варьировалось у разных участников.

Сравнение фотонного излучения с электрическими ритмами мозга выявило слабую корреляцию. Альфа-ритмы, связанные с расслабленным состоянием и усиливающиеся при закрытых глазах, совпадали с изменениями УФИ в затылочной зоне, но только в этом состоянии. Подобная связь наблюдалась в височной области при звуковой стимуляции, но была незначительной.

Авторы отмечают, что у исследования есть ограничения: малая выборка, недостаток датчиков и широкий диапазон регистрируемых волн усложняют точный анализ. Для улучшения результатов необходимо больше сенсоров и узкополосные фильтры. Это поможет локализовать источники излучения и определить, какие клетки мозга участвуют в процессе.

В планах — изучить, как УФИ проявляется в других тканях тела и зависит от возраста, пола и здоровья. Методы машинного обучения и новые технологии визуализации могут расшифровать паттерны УФИ и использовать их для диагностики заболеваний мозга, таких как эпилепсия или нейродегенеративные нарушения.

Ученые полагают, что фотоэнцефалография (запись ультраслабого излучения) станет неинвазивным инструментом с высоким временным разрешением для изучения мозга. Она позволит отслеживать метаболические процессы, связанные с окислительным стрессом, а в перспективе — выявлять ранние признаки патологий, оценивать эффективность терапии и даже изучать связь между сознанием и нейрофизиологией.

Интересно, что феномен УФИ может перевернуть представления о взаимодействии мозга с окружающей средой. Например, некоторые исследователи предполагают, что фотонные сигналы участвуют в синхронизации нейронных сетей или даже в межклеточной коммуникации. Если эта гипотеза подтвердится, человечество получит ключ к управлению когнитивными процессами через модуляцию световых волн. Эксперименты на животных уже показывают, что воздействие определенных частот света может влиять на память и обучение.

Кроме того, технология открывает дверь в область неинвазивной нейроинженерии. Представьте устройства, которые сканируют мозговую активность в реальном времени через световые сенсоры в гарнитурах или имплантах. Это могло бы сделать нейроинтерфейсы доступными для миллионов людей, страдающих от неврологических расстройств. Однако пока главная задача — научиться «читать» УФИ так же точно, как сегодня расшифровывают ЭЭГ. Возможно, будущее нейробиологии действительно окажется светлым.