Как нейробиологи изучают и стимулируют креативность мышления
Как устроено креативное мышление? Можно ли его усилить? Я поставил перед собой задачу разобраться с этими вопросами фундаментально, а не на уровне «полезных» советов и мотивационных методик. Закопался в научные статьи и попробовал выяснить, как нейробиология рассматривает феномен творческого мышления и есть ли доказанные методы повышения креативности, желательно, в двойных-слепых плацебо-контролируемых исследованиях. Здесь я поделюсь лично проделанным анализом и надеюсь, что он может быть полезен и вам.
В последние годы активно изучается влияние нейротехнологий (нейроинтерфейсов и электростимуляции мозга) на нестандартное мышление здоровых людей. После того, как в 2010-х годах микродозинг вошёл в моду у специалистов из Кремниевой долины, было проведено несколько научных исследований микродоз на различные когнитивные функции, в том числе — креативность. Кроме того, фармакологические стимуляторы и ноотропы, которые исходно разрабатывались для терапии умственных патологий, перепроверяют в исследованиях на здоровых добровольцах.
В статье я постарался описать современное состояние нейробиологических исследований креативности и дать сравнительный обзор эффективности различных подходов. Всех, кто не испугается лонгрида с иллюстрациями и ссылками на научные исследования — приглашаю под кат!
Уточнение: данная статья рассказывает о научных экспериментах и не дает рекомендаций, если вы хотите применять лекарства или медицинские технологии, то вначале проконсультируйтесь со специалистом; на рисунке изображен один из принципов построения коннектома
Как это устроено?
С точки зрения нейробиологии за креативность отвечает так называемое дивергентное мышление (от лат. divergere «расходиться, отклоняться») — «мышление, идущее в разных направлениях». Это творческий подход, который заключается в поиске множества решений одной и той же задачи. Дополняется дивергентное мышление более стандартным — конвергетным (от лат. cоnvergere — «сходиться к одному центру»), которое предполагает фокусировку человека на одном главном решении проблемы.
Лучшим примером конвергентного мышления служит математическая задача с единственным верным решением, а примером дивергентного мышления — вербальные задачи с множеством возможных ответов. Например, можно попросить человека назвать всё съедобное, мягкое или белое. Несмотря на важность обоих процессов, считается, что именно дивергентное мышление позволяет человеку выходить за привычные рамки (англ., «think outside the box»).
Да да… У нас в мозге всё сложно: слева нарисованы ряды ассоциаций от слов «ступка и пестик». Справа сверху: схема конвергентного мышление и один правильный ответ. Справа снизу: Схема дивергентного мышления.
Если посмотреть на креативность, как на процесс, происходящий во времени, то здесь ученые выделяют 2 последовательных этапа: создание множества идей (дивергентная стадия) и выбор наиболее подходящего варианта (конвергентная стадия). Интересно, что 2 этих этапа требуют совершенно разных режимов работы мозга. Так, генерация идей нуждается в неотфильтрованной информации и отсутствии высшего когнитивного ингибирования (идеи приходят в голову без критики). Выбор идеи, напротив, требует направленных размышлений, интеграции различных концепций и задействует высшие интегративные центры мозга.
Подходы к улучшению креативности кардинально различаются для этих 2-х этапов. Для улучшения первого требуется снять ингибирование. Для тренировки второго — стимулировать работу высших интегративных центров.
Какие зоны мозга?
Наш мозг разделен на зоны, выполняющие разные функции, и их можно изучать. Например, методом фМРТ.
Функциональная магнитно-резонансная томография — позволяет выявлять изменения в токе крови, вызванные нейронной активностью головного или спинного мозга. Этот метод основывается на том, что мозговой кровоток усиливается в местах активности нейронов и ослабляется в местах, где нейроны не активны.
Ранние попытки нейробиологов связать креативность с одной или несколькими зонами мозга не увенчались успехом. В отличие от более простых когнитивных функций, например, концентрации внимания, креативность, требует работы целой группы различных участков коры головного мозга:
Слева: ФМРТ головного мозга человека во время выполнения заданий на когнитивное ингибирование (то есть на концентрацию внимания). Красным и желтым выделены активировавшиеся зоны коры (передней поясной, префронтальной). По Kerns, 2004.
Справа: ФМРТ головного мозга пианиста во время музыкальной импровизации. По Dr. Limb and Braun, 2008.
В 2015 году было проведено самое масштабное на сегодняшний день исследование зон мозга, ассоциированных с креативностью. Мета-анализ 45 различных исследований креативности методом фМРТ выявил, что при выполнении заданий, требующих творческого мышления, активируются участки во фронтальной, затылочной, теменной и височной коре больших полушарий. Исследование показало, что иногда активировались зоны обоих полушарий, а иногда только одного — левого или правого. Преобладания одного полушария над другим не наблюдалось. Здесь можно вспомнить, что еще несколько лет назад была популярна теория о доминантной роли в креативности правого полушария. Сейчас уже очевидно, что это миф, который не подтверждается. И про это даже есть мета-анализ 52 исследований.
Но вернемся к конкретным зонам мозга, связанным с креативностью. Примечательно, что для музыкальной, визуальной и вербальной (словесной) креативности зоны мозга отличались. Музыкальную креативность определяли по оригинальности музыкальной импровизации (как это происходило — см. рисунок ниже), вербальную — по оригинальности языковых ассоциаций, а визуально-пространственную — по способности людей манипулировать объектами в воображении. Интересно, что наибольшее разнообразие участков мозга задействовалось при креативности в использовании слов:
Слева: ФМРТ головного мозга человека во время музыкальной импровизации. Справа: Зоны, активацию которых связывают с нестандартным пространственным, вербальным и музыкальным мышлением. По Boccia, 2015.
У различных зон мозга разная роль в процессах креативности, например:
- Дорсолатеральная префронтальная кора — (DLPCF) — именно её разрушали при лоботомии — отвечают за «более исполнительные» аспекты креативности, такие как высший когнитивный контроль, поиск решений, выбор ответа.
- Правая нижняя лобная извилина (R-IFG) — связана с вниманием к процессу решения,
- Левая теменная кора — с музыкальной и речевой креативностью,
- Правая премоторная кора — с визуальным планированием.
Эти знания о работе зон мозга необходимы для понимания подходов к улучшению креативности, таких как электростимуляция этих зон или считывание с них энцефалограмм.
Интересно, что для высокой креативности может быть важным не только активация одних зон мозга, но и снижение активности других. Например, повышенная активность участка теменной зоны — правого углового изгиба (R-AG — right angular gyrus) — наблюдается при выполнении автоматических заданий, а её подавление способствует увеличению креативности.
Также обнаружено, что понижение активности левой нижней лобной извилины (L-IFG) увеличивает креативность, а увеличение её активности — снижает. Считается, что данные зоны оказывают ингибиторные функции, способствуют автоматизму и определяют самоконтроль, что может мешать креативному мышлению.
Слева — Угловой изгиб. Справа — Нижняя лобная извилина; При подавлении этих зон креативность увеличивается.
На снижение активности этих областей также направлено несколько подходов по электростимуляции мозга, о которых речь пойдет ниже.
«Коннектом», или структура связей мозга
Одним из самых актуальных на сегодняшний день подходом является создание коннектома — модели связей, образующихся в человеческом мозге. В этом случае креативность рассматривается как динамическая функция, координированный результат работы нескольких нейронных систем.
Считается, что за креативность отвечают сразу три нейронные сети человеческого мозга:
- Исполнительная — отвечающая за активную когнитивную деятельность, например мышление, рабочую память, планирование, сознание и абстрактное мышление;
- Система пассивной работы мозга (кортикально-теменная) — когда её работа доминирует, то мысли приходят в голову спонтанно и непринужденно.
- Сеть, отвечающая за поиск релевантных стимулов (или салиентная) — быстро переводит мозг в наиболее актуальный режим и выдает приоритет соответствующим отделам нейронов.
Слева: Коннектом головного мозга человека. Белое вещество, визуализированное с помощью МРТ-трактографии Справа: Нейронные сети головного мозга, отвечающие за креативность. Система пассивной работы мозга (Dafault mode network) задействует медиальную префронтальную кору (mPFC) и заднюю поясную извилину (PCC). Салиентная система (Salience network) — переднюю поясную извилину (ACC) и инсулу (INS — insula). Исполнительная система (central executive network) — дорсолатеральную префронтальную кору (DLPFC) и заднюю теменную кору (PPC). По Sridharan, 2008; Nekovarova, 2014.
Считается, что нейронные сети креативности активируются последовательно, при этом пассивная сеть отвечает за генерацию идей (например, в «мозговом штурме»), а активная исполнительная — за их оценку. Салиентная сеть обеспечивает динамическое взаимодействие активной и пассивной систем и может выявлять идеи-кандидаты от пассивной системы и предоставлять их активной. Интересно, что у креативных людей эти 3 системы взаимодействуют более эффективным образом: требуется меньше переходов от пассивной к активной системе.
А в недавнем исследовании под руководством Пола Сильвии из Университета Северной Каролины, ученым удалось предсказать креативность людей в реальной жизни по активности их нейронных сетей. Высоко креативный коннектом отличался прочностью связей между фронтальными и теменными участками коры (именно теми, которые участвуют в работе пассивной, активной и салиентной нейронных сетей). Низко креативный коннектом, напротив, показал размытые связи между разными областями мозга, причем он затрагивал не только зоны коры, а подкорковые области и древние отделы мозга (отвечают, например, за эмоции — страх, гнев, радость и т.д.).
Изображение связей головного мозга, отвечающих за высокие (слева) и низкие (справа) показатели креативности. По Beaty, 2018
Электроэнцефалография
Электроэнцефалография, или ЭЭГ — один из первых нейробиологических методов исследования мышления и креативности. Она представляет собой запись электрической активности мозга между двумя или несколькими электродами, прикрепленными к разным местам головы. При записи ЭЭГ регистрируется суммарная активность множества нейронов, которые имеют свойство синхронизироваться и генерировать электрические ритмы разной частоты. Среди основных ритмов ЭЭГ выделяют альфа- (8–12 Гц), бета -(13–25Гц), гамма- (30–50 Гц) и тета- (3–5Гц) ритмы.
Считается, что ритмы ЭЭГ играют определенную роль в когнитивных процессах и могут отражать особенности работы мозга. Например, активность нейронов в тета-частоте важна для формирования памяти, а активность в бета-диапазоне усиливается при выполнении человеком интеллектуальных задач. Альфа-ритм подавляется в ходе выполнения заданий и активной мыслительной деятельности; однако его можно зафиксировать у людей в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами.
Слева: ЭЭГ человека в состоянии спокойного бодрствования с открытыми и закрытыми глазами. При закрытых глазах регистрируется четко-выраженный альфа-ритм. По Hughes & Crunelli, 2005. Справа: Основные ритмы ЭЭГ. По Stevens и Zabelina, 2019.
Наиболее явное изменение ЭЭГ при выполнении заданий на креативность заключается в увеличении амплитуды альфа-ритма. Тест на дивергентное мышление, в котором требуется найти как можно более нестандартные применения обычным объектам, показал, что у людей с наилучшими результатами альфа-ритм усиливается во фронтальной и теменной коре.
Изменения альфа-активности у людей с разным уровнем креативности во время выполнения тестов на альтернативное использование предметов (AUT — alternative use task). Сверху: Увеличение амплитуды альфа-ритма в правом полушарии, у креативных людей. Снизу: Отсутствие изменений амплитуды альфа-ритма у менее креативных людей. По Stevens и Zabelina, 2019.
Возможно, правда, что эта зависимость не настолько прямая. Другое исследование показало, что при выполнении задания на креативность альфа-ритм преобладал в начале процесса, затем упал и вновь вырос уже к завершению задания.
Учитывая, что увеличение амплитуды альфа-волн указывает на переход внимания со внешнего на внутренне, то возможно, что более креативные люди лучше способны исключать внешние мешающие сигналы для того, чтобы создавать творческие идеи. Действительно, внимание, направленное на внешние стимулы и учитывающее зрительные сигналы, подавляет. альфа-волны. Напротив, если просто закрыть глаза, это может улучшить креативное дивергентное мышление (и это уже первый совет!).
В креативном мышлении принимают участие и другие ЭЭГ ритмы. Так, усиление тета-ритма во фронтально-затылочных областях тоже может быть связано с повышенной креативностью, а тета-активность в лобных долях связана с высшим когнитивным контролем.
Связь определенных ритмов головного мозга с креативностью используется учеными для разработки нейроинтерфейсов для развития дивергентного мышления. Но об этом ниже есть специальный раздел.
Ну и напоследок интересный пример ранних исследований методом ЭЭГ — изучение людей со множественным расстройством личности. Такие люди как будто заключают в своем теле множество других людей с разным темпераментом, интеллектуальными и физическими способностями. Наиболее известный пример — Билли Миллиган, который сочетал в себе 24 личности, абсолютно различные по своим интеллектуальным способностям.
Какие-то из них были почти гениальными, например, Артур Смит — крайне образованная личность с глубокими познаниями в медицине и самостоятельно выучивший арабский язык. Так же среди таковых были мошенник Аллен с прекрасным даром убеждения, Томми — отличный специалист по электронике и механике. Но были среди них и «нежелательные» личности, которые провоцировали Билли на изнасилования и различные преступления. Существовала легенда, что у каждой личности Билли были разные параметры электроэнцефалограммы.
Ранние исследования показывали, что в некоторых случаях ЭЭГ людей с расстройством личности меняется в зависимости от того, какая личность «бодрствует» в человеке в данный момент. Другими словами, ЭЭГ, записанная во время пробуждения той или иной личности, выглядела как ЭЭГ разных людей. Однако, гипотезу о том, что каждая личность будто бы заставляет мозг работать по-другому, опровергли и изменение ЭЭГ связали с изменением эмоционального состояния, характерного для каждой конкретной личности. Тем не менее, факт, остается в том, что ЭЭГ действительно может отражать самые разные когнитивные особенности человека.
Как измеряют креативность в научных исследованиях?
Наиболее стандартные способы оценки креативности — это различные тесты на дивергентное мышление.
Один из самых популярных — тест на альтернативное использование предметов (Guilford«s Alternative Uses Task — AUT), разработанный еще в 1967 году психологом Джоем Полом Гилфордом. Он заключается он в том, что вам дается ровно две минуты на то, чтобы придумать как можно больше вариантов альтернативного использования обычных вещей. Стулья, кофейные кружки, кирпичи и так далее. Например, в ведро можно посадить цветок, из него можно сделать лампу или надеть на голову.
Тест на Альтернативное использование. Слева: альтернативные варианты использования ведра. Справа: альтернативные варианты использования листика. Источники: 1, 2.
Другой, не менее популярный тест тоже существует с 60-х годов, его автор Эллис Пол Торренс. В тесте креативности Торренса (Torrance Test of Creative Thinking — TTCT) просто нужно дорисовать картинку. Его используют повсеместно, а Panamericana School Of Art & Design даже построила на его основе рекламную кампанию 2009 года. Все очень просто — вам дают невнятный рисунок и просят закончить изображение.
Слева: Пример решения теста Торренса. Справа: Рекламная кампания Panamericana School Of Art & Design 2009 года, в ходе которой людям предлагалось протестировать свою креативность, дорисовав рисунок с крестиком.
Есть великое множество модификаций подобных тестов для оценки вербальный, музыкальной, художественной и других типов креативности. Например, известен тест отдаленных ассоциаций Медника (remote associates task — RAT). Испытуемому называется ряд слов (например, pine, crab, sauce) и его задача — найти слово, которое дополнило бы каждое из этих трех и создало новое слово. Таким словом может быть apple. В итоге получается ряд: pineapple, crab apple, applesauce. В отношении этого теста, однако, до сих пор ведутся дискуссии. Кто-то считает, что в нем оценивают дивергентное мышление, а кто-то, что всё-таки — конвергентное. И побеждают, похоже, сторонники второго лагеря.
Нейротехнологии для улучшения креативности
На основе теоретических знаний ученые и инженеры разрабатывают новые методы оптимизации работы определенных областей мозга и стимуляции креативности. Какие-то подходы пока только тестируются в лабораториях, другие — уже входят в повседневную жизнь в виде пользовательских нейрогаджетов.
Сейчас есть два основных типа нейротехнологий для стимуляции креативности: первые считывают информацию о работе мозга, вторые непосредственно на неё воздействуют. В этом обзоре меня интересовала научная доказанность этих подходов, сила эффекта, качество исследований, безопасность, а также — возможные подводные камни их использования.
Нейрокомпьютерные интерфейсы
Нейроинтерфейсы, они же интерфейсы мозг-компьютер, считывают информацию о работе мозга и демонстрируют её пользователю по принципу биологической обратной связи (БОС-тренировки).
Когнитивные тренировки по методу БОС устроены следующим образом. Человек выполняет определенный компьютерный тест, во время которого при помощи ЭЭГ (электроэнцефалографии) определяют функциональное состояние его мозга. Эта информация обрабатывается и демонстрируется пользователю на экране. Например, сосредоточен он или, наоборот, расслаблен. Таким образом мозг человека запоминает желательные, и потому поощряемые режимы работы, и человек учится управлять своими состояниями.
Cлева: Пользователь с шлеме для ЭЭГ проходит тренировку. На экране отражается уровень его расслабленности/сосредоточенности. Cправа: Схема когнитивной тренировки по методу биологической обратной связи (БОС). По Gupta, 2017.
Нейроинтерфейсы широко используют в медицине, например, для лечения психических и нервных заболеваний: СДВГ (синдрома дефицита внимания и гиперактивности), эпилепсии, аутизма, черепно-мозговых травм, депрессии и тревожных расстройств.
Для лечения болезней используют так называемый «принцип бульдозера», который заключается в нормализации патологически измененных характеристик ЭЭГ. Например, если какой-то из параметров ЭЭГ у пациента ненормально завышен, тренинг с использованием обратной связи направлен на его снижение, и наоборот. Тренировки как бы «сглаживают» неровную активность мозга, засыпая провалы и выравнивая выступы.
Исследования последних лет показывают, что те же самые принципы могут быть использованы и для улучшения когнитивных способностей здоровых людей. Подавляющее большинство работ посвящены тренировке внимания — расслабления, но накапливаются и исследования в области улучшения креативности.
Измерение ЭЭГ у танцора. По Leslie, 2014.
Тренировка тета-ритма
Первые исследования были направлены на улучшение креативности танцоров. В этих работах ученые стремились увеличить амплитуду тета-ритма (4–8 Hz) в теменных областях и добиться его преобладания над альфа-ритмом (8–12 Hz). Тета-ритм характерен для состояния дремоты и фазы быстрого сна. А ещё он вносит вклад в гипнагогию — состояние, промежуточное между сном и бодрствованием, которое, как считалось, может способствовать творческим прозрениям.
Во время таких тренировок танцоры садились в кресло, одевали наушники, закрывали глаза и расслаблялись. При этом они слышали звуки, соответствующие состоянию своего мозга. Если тета-ритм преобладал над альфа-, то они слышали звук волн, а если альфа- над тета-ритмом, то звук ручейка. Всего было проведено 10 тренировок, растянувшихся на 5 недель. Всё это время они продолжали заниматься хореографией. После завершения курса и оценки креативности в тесте на альтернативное использование предметов, оказалось, что тренировки тета-ритма были значительно эффективнее, чем просто занятия хореографией, а также, чем другой тип БОС-тренировки (на вариабельность сердечного ритма — HR). Интересно, что БОС-тренировки также значительно снизили тревожность танцоров:
Cлева: Влияние тренировки с нейрофидбэком на результаты теста AUT по итогам нескольких серий, по сравнению с другими методиками и контролем. (AT training — тренировка для преобладания тета-ритма над альфа-. HR — БОС-тренировка вариабельности сердечного ритма). По центру: Влияние тренировки с нейрофидбэком на беспокойство у танцоров перед выступлениями, по сравнению с другими видами тренировок и контролем. Справа: Женщина проходит БОС-тренировку. По Gruzelier, 2014.
Таким образом, нейроинтерфейсы не только помогают человеку стать креативнее напрямую, но и способны снять барьеры неуверенности и тревожности, что также помогает делать свое дело лучше.
Улучшение креативности вследствие тренировки тета-ритмов наблюдалось и в других исследованиях. За 6–8 недель БОС-тренировок профессиональные музыканты улучшили показатели креативности на 13,5–17%.
Альфа-ритм и другие подходы
В последующие годы ученые стали использовать и другие методы нейротренировок для улучшения креативности. Например, направленные на усиление альфа-ритма (8–12 Hz). Альфа-ритм характерен для расслабленного состояния с закрытыми глазами, и его амплитуда во фронтальных зонах часто увеличивается во время выполнения тестов на дивергентное мышление. Я писал об этом выше. Действительно, 2 недели БОС-тренировок альфа-ритма, позволили улучшить дивергентное мышление студентов более чем на 30%.
Ученые задумываются не только над тем, как сделать БОС-тренировки более эффективными, но и как сократить их продолжительность. Обычно цикл составляет не менее 2-х, а чаще и вовсе 6–8 недель. Однако в последние годы начались разработки быстрого метода тренировок, который продолжается всего несколько часов в течение одного дня. В 2018 году ученые разработали БОС-тренировку бета-ритма в правой теменной области, длительностью 2 часа. Правую теменную область они выбрали в связи с тем, что она играет важную роль в работе пассивной сети креативного мышления.
Даже такой короткий протокол существенно улучшал гибкость мышления студентов в тесте на альтернативное использование предметов. Однако улучшения оригинальности наблюдались только у людей с исходно низким уровнем креативности:
Слева: Оригинальность ответов у людей с исходно низким уровнем креативности. NFT training — БОС-тренировка бета-ритма. SHAM — результаты контрольной группы, у которой на монитор компьютера вместо данных о работе их мозга выводили случайные показатели. По центру: Оригинальность людей с высоким уровнем креативности. По Agnoli, 2018.
Что касается применения в обычной жизни, то БОС-тренировки начали коммерциализировать уже более 20 лет назад. Сейчас активно продаётся несколько пользовательских нейрогаджетов, например, Нейрошлем Emotiv Epoc и гарнитура Neurosky. Для последней даже проведены научные исследования, в которых она улучшила креативность в виртуальной реальности до 14%.
Слева направо: Нейрообруч Neurosky, Нейрошлем Emotiv Epoc, Визуализация активности головного мозга при помощи Emotiv Epoc.
Нейрошлем Emotiv Epoc считывает информацию о работе мозга с помощью 14-ти электродов, обрабатывает её и транслирует пользователю на экран смартфона. Таким образом можно тренировать различные когнитивные показатели, в первую очередь, внимание — расслабление. Однако производители указывают, что их гаджет подходит и для развития креативности. Neurosky работает аналогичным образом, однако, у них только 2 электрода, что сильно снижает разрешающую способность прибора.
Преимуществом подобных гаджетов является их безопасность. БОС-тренировки работают неинвазивно (без проникновения в организм) и имеют только слабые побочные эффекты (такие как головокружение, тошнота и усталость). Однако к их недостаткам относится то, что в их случае требуются долгие тренировки, обычно около месяца. Всё это время пользователь должен регулярно сидеть перед экраном и выполнять специальные тесты. Если человек долгое время не пользовался нейроинтерфейсом — процесс обучения приходится начинать практически с нуля. В работах последних лет пробуют разработать высоко скоростные протоколы БОС-тренировок, однако они используются пока только в научных исследованиях и не дошли до пользовательских гаджетов.
Электростимуляция мозга
Другой подход из области нейротехнологий — неинвазивная электростимуляция мозга. Её самым простым и распространенным вариантом является транскраниальная (лат. trans, — через; cranium, — череп) стимуляция постоянным током, или tDCS. Она заключается в воздействии на определенные участки коры головного мозга микротоками постоянной силы. Процедура внешне напоминает снятие электроэнцефалограммы, за тем исключением, что вместо регистрации мозговой активности её стимулируют или подавляют.
Во время процедуры к определенным участкам кожи головы прикладываются электроды — анод (»+» электрод) и катод (»-» электрод), через которые подается слабый постоянный ток силой 1–2 мА (что находится на границе чувствительности кожи). Такое воздействие немного сдвигает заряд нейронов в положительную сторону, тем самым повышая вероятность их возбуждения и увеличивая активность соответствующей зоны мозга. Воздействие катодом, наоборот, снижает активность. При многократном применении tDCS изменяет структуру и плотность контактов между нервными клетками (синаптическую пластичность), способствуя процессам памяти и обучения.
Слева: Устройство для электростимуляции мозга (tDCS — transcranial direct current stimulation). Справа сверху: Расположение электрода на дорсолатеральную префронтальную кору (F4) и референсного электрода — на затылочную кору (Oz), по международной ЭЭГ системе 10–20.
Справа снизу: Результаты стимуляции зоны F4 анодом (Anodal) или подавление её активности катодом (cathodal). По Zheng, 2017.
TDCS более 30 лет используется медицине для лечения тревожных расстройств, депрессии, нейродегенеративных заболеваний, нарушений памяти и внимания. Однако с середины 2000-х годов tDCS стали активно исследовать, а затем и применять на здоровых людях. Первопроходцами в этой области стали американские военные, которые увеличили скорость обучения пехотинцев на видеосимуляторах более чем в 1,5 раза, по сравнению с плацебо- имитацией tDCS.
Затем электростимуляцию стали изучать для тренировки концентрации внимания, реакции, рабочей памяти и обучения технике движений у здоровых людей. Известно, что электростимуляцию используют американские военные летчики для ускорения обучения, а также американские спортсмены олимпийской сборной для улучшения технике движений и выносливости.
Слева: летчик в tDCS шлеме. Источник. Справа: спортсмен в наушниках Halo Sport с функцией tDCS. Источник.
Лично мне, открытие применимости tDCS для здоровых людей, кажется большим прорывом нейробиологии. Об исследованиях tDCS для различных когнитивных функций, я уже написал несколько постов. Что касается использования tDCS для повышения навыков нестандартного мышления — то я нашёл более 20 научных статей, опубликованных за последние годы по этой теме.
В целом, все подходы tDCS к улучшению креативности можно разделить на 2 типа. В первом случае электростимуляцию используют для снижения когнитивного контроля (ингибирования), во втором — для активации когнитивных процессов, связанных с дивергентным мышлением.
Снижение когнитивного контроля
Одним из возможных способов улучшения креативности является подавление ингибирующих механизмов, которые удерживают мышление человека в стандартных рамках («thinking inside-the-box») — фильтруют поступающую информацию и мешают формированию новых когнитивных алгоритмов. Для подавления этих механизмов ученые проводят катодную (ингибирующую) электростимуляцию соответствующих зон мозга.
Например, в 2019 году Иванковски с соавторами использовал tDCS для снижения активности левой нижней лобной извилины (L-IFG). Считается, что эта зона подавляют работу пассивной нейронной сети, негативно сказываясь на процессе генерации новых идей. Кроме того, в нескольких работах было обнаружено, что нарушения в L-IFG у пациентов привели к увеличению их креативности.
Забавной деталью этого исследования было то, что ученые ещё и высказали гипотезу о том, что L-IGF может быть «гиперактивна» в некоторых культурах со слишком жесткими социальными нормами (Япония) и сильнее подавлять их креативное мышление, по сравнению с западными культурами (Израиль). Поэтому исследования активации дивергентного мышления проводили на японцах и израильтянах.
Для увеличения креативности исследователи уменьшали активность левой лобной извилины L-IFG за счет 20-минутного прикладывания на эту область катода (ингибирующего электрода). В это время люди выполняли тестовые задания. Оказалось, что вне зависимости от национальности катодная tDCS значительно улучшала показатели в тесте на альтернативное использование предметов — когда необходимо найти нестандартное применение обычному предмету. А анодная (стимулирующая) tDCS, напротив, снизила креативность.
Важно отметить, что все сравнения проводили с контрольной плацебо-группой, у которой электростимуляцию имитировали, включая прибор на 30 секунд (что по ощущениям неотличимо от настоящей tDCS). Таким образом, ученые пришли к заключению, что подавление L-IFG — эффективный метод улучшения дивергентного мышления.
Слева: Тест на альтернативное использование предметов, необходимо найти новое применение обычному предмету, например, кирпичу. По центру: Результаты выполнения теста японцами. Синий столбик — стимуляция (анодная или катодная), зеленый — плацебо-стимуляция. Катодная tDCS увеличивает показатели, а анодная — снижает. Справа: расположение ингибирующего катода на голове (над левой нижней лобной извилиной L-IFG) По Ivancovsky, 2019.
Снижение активности L-IFG улучшило дивергентное мышление и в других исследованиях. Кроме того, подавление L-IFG катодом часто сопровождают стимуляцией правой лобной извилины R-IFG анодом. Дело в том, что R-IFG может подавлять работу L-IFG, а с другой стороны, и сама способствует креативности.
С помощью такого подхода немецкие и швейцарские ученые сумели более чем на 20% улучшить все 3 основные аспекта креативного мышления: генерацию новых идей, ассоциативное мышление и гибкое переключение между задачами. Ученые подтвердили результаты тестов энцефалографически, показав, что tDCS привела к преобладанию медленных дельта- и тета-волн (которые сами по себе являются маркером креативности).
Если вы ещё помните теоретическую часть, то там было отмечено, что левая лобная извилина — не единственная зона, подавляющая креативность. Проводятся исследования, в которых катодная электростимуляция правой угловой извилины (AG — angular gyrus) также улучшает креативность молодых, здоровых людей.
Активация когнитивных процессов, связанных с дивергентным мышлением
Креативное мышление имеет этап генерации новых идей и этап их оценки. Поскольку оба эти процесса требуют обработку информации высшего порядка, то многие исследователи стимулируют префронтальную ко
