Як виміряти досвід у медитації? Штучний інтелект на службі у нейровчених

Що ж насправді відбувається у нашому мозку, коли ми медитуємо? Дослідник медитації Хелен Вен не лише вирішила знайти відповіді на це питання, а й стала піонером нового підходу в галузі споглядальної нейронауки.

Споглядальна нейронаука – це молода область на стику трьох дисциплін: психології, нейрофізіології та споглядальних практик.

Хелен Вен - клінічний психолог і нейронауковець в Каліфорнійському університеті в Сан-Франциско, більше 15 років вона вивчає нейробіологічні механізми медитації усвідомленості. Хелен і сама давно практикує майндфулнес.

Вен працює над проектом EMBODY з Центром Neuroscape та Osher Center for Integrative Medicine у Університеті Каліфорнії. В рамках цього проекту вчені розробляють нові способи оцінки навичок медитації з використанням функціональної магнітно-резонансної томографії (ФМРТ) та машинного навчання, щоб виявити психічні стани під час медитації. У серпні 2020 року Вен зі своєю командою опублікували результати дослідження з декодування нейромереж під час медитації з використанням машинного навчання.

Машинне навчання

Машинне навчання - клас методів штучного інтелекту, характерною рисою яких є не пряме розв'язання задачі, а навчання в процесі застосування рішень безлічі подібних задач.

Простіше кажучи, машинне навчання включає завантаження великих обсягів даних (в даному випадку — даних про активність тих чи інших ділянок мозку) в програму. Далі йде обробка і те саме машинне навчання, а потім тестування та оцінка того, наскільки точно програма розпізнає різні нейромережі. Це схоже на поширений спосіб застосування машинного навчання для розпізнавання осіб, коли алгоритми вчаться розпізнавати обличчя після того, як їм дають багато зображень для вивчення, а потім можуть використовувати цю інформацію для розпізнавання цієї особи на нових зображеннях.

Замість розглядати медитацію як єдиний і незмінний процес, Вен вирішила точно відобразити, як реагують та чи інша область мозку в конкретний момент практики. Вен і її команда використовували розроблений ними фреймворк EMBODY (Evaluating Multivariate Maps of Body Awareness) або Оцінка Багатомірних Карт Тілесної Свідомості, який вимірює та показує коливання електромагнітних хвиль у мозку під час всього процесу медитації від моменту до моменту.

Всередині свідомості медитуючих

Дослідники хотіли зрозуміти, що відбувається з нашою свідомістю у момент різних етапів практики. Для цього вони навчили програму розпізнавати патерни мозку, пов'язані з різними медитативними станами.

У першій частині експерименту програму навчили розпізнавати три внутрішні мережі мозку, які активні під час наступних станів у медитації:

• Увага на диханні (учасників просили «звернути увагу на своє дихання»);
• Блукання розуму («тепер ви можете припинити звертати увагу на своє дихання»);
• Самореферентна обробка (роздум про своє життя з короткою вступною «подумайте про події минулого тижня»).

Команда Вен записала значні 2160 патернів мозку у кожного випробуваного – у восьми досвідчених практиків та восьми початківців – для того, щоб знайти найбільш точну модель нейромережі для кожного з трьох станів. Ці патерни мозку були специфічні для унікальної структури та функцій мозку кожної людини та були адаптовані для кожного учасника (як у разі адаптації до розпізнавання унікальної особи або відбитка пальця кожної людини).

Нові характеристики уваги

Це допомогло дослідникам оцінити нові кількісні характеристики оцінки уваги під час медитації, які раніше були недоступні: наприклад, відсоток часу в медитації, протягом якого медитуючий зосереджений на диханні або залучений до самореферентної обробки.

Потім вчені використовували програму машинного навчання (тепер «добре вивчену» у розпізнаванні трьох мозкових мереж) для декодування мозкової активності кожної людини під час 10-хвилинної медитації. Іншими словами, дані мозку людей записувалися під час 10-хвилинної медитації, під час якої їм пропонувалося зосередити увагу на диханні. А ми з вами вже знаємо, що концентрація на диханні — це основа основ медитації. Щоб визначити, на чому зосереджений кожен учасник, програма машинного навчання потім визначала, яка з мозкових мереж – «увага на диханні», «блукання розуму» чи «самореферентна обробка» – активується щосекунди.

Нарешті, дослідники підрахували різні медитативні стани, які відбувалися, секунда за секундою, і за допомогою цих даних створили алгоритм того, що мозок кожної людини робив протягом 10 хвилин. Ці дані потім можна було використовувати для оцінки відсотка часу, що кожна людина приділяла, наприклад, своєму диханню під час медитації.

Це перший випадок, коли вчені змогли читати думки під час медитації з таким рівнем деталізації.

Розшифрування результатів

Отже, про що говорить нам це дослідження?

• По-перше, дослідники показали, що програма машинного навчання здатна розпізнавати різні режими нашої уваги, що активуються під час медитації. Програма розуміє, концентрується людина зараз чи ні.
• По-друге, вони виявили, що цей метод розпізнавання нейромереж або режимів нашої уваги був можливим для переважної більшості учасників (87,5%).
  Крім того, цей підхід у вивченні впливу медитації на мозок може бути застосований як до досвідчених, так і до нових практиків.
• По-третє, дослідники змогли оцінити нові кількісні показники уваги під час медитації, такі як відсоток часу, який практикуючі зосереджені на диханні або залучені до самореферентної обробки. І саме ця можливість є найцікавішою на сьогоднішній день.

Ці нові підходи допоможуть краще виміряти, як змінюється наш стан у процесі медитації, а майбутні дослідження можуть допомогти нам краще адаптувати медитативні практики для покращення результатів та збільшення позитивного терапевтичного ефекту.

В двох словах

Давайте підіб'ємо короткий підсумок. Дослідження EMBODY відкриває нові можливості для вивчення динамічних внутрішніх станів медитативного мозку таким чином, щоб більш точно відобразити, який насправді досвід у людини. У новачків можна буде відстежити динаміку прогресу і розуміння самого процесу.

Це дослідження також показує, що немає двох ідентичних нейронних процесів у різних людей, і немає двох ідентичних моментів у медитації, але є закономірності, які можуть допомогти краще зрозуміти саму суть медитації.

У міру нашого зростання у своїй споглядальній практиці, ми усвідомлюємо, що медитація «жива» і стани в ній змінюються від моменту до моменту. І мета, наприклад, медитації усвідомленості (майндфулнес) полягає не в тому, щоб досягти статичного, жорсткого стану уваги, а в тому, щоб тренувати вміння гнучко адаптуватися до динамічних переживань розуму, свідомості і тіла і зустрічати їх з прийняттям та інтересом від моменту до моменту.