In un nuovo studio pubblicato su Frontiers in Human Neuroscience, i ricercatori dell’Università dell’Arizona hanno utilizzato la tecnologia degli ultrasuoni a bassa intensità per alterare in modo non invasivo una regione del cervello associata ad attività come sognare ad occhi aperti, richiamare alla mente ricordi e immaginare il futuro. Hanno scoperto che la tecnica può in definitiva migliorare la consapevolezza, segnando un importante progresso nel campo delle neuroscienze.
La tecnologia degli ultrasuoni a bassa intensità
Una delle capacità più affascinanti della mente umana è quella di sognare ad occhi aperti, grazie alla quale la mente si abbandona a pensieri, fantasie e scenari spontanei, spesso senza sforzo cosciente, consentendo alla creatività e alla riflessione di fluire liberamente.
I ricercatori hanno utilizzato la tecnologia degli ultrasuoni a bassa intensità, denominata ultrasuoni transcranici focalizzati (TFUS), per modificare la rete cerebrale in modalità predefinita, un sistema di aree cerebrali connesse che sono particolarmente attive durante attività come sognare ad occhi aperti.
“Siamo i primi a dimostrare che la rete in modalità predefinita può essere direttamente mirata e modulata in modo non invasivo”, ha affermato Brian Lord, autore principale dello studio e ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di psicologia dell’Università dell’Alabama.
Un’area della rete della modalità predefinita, la corteccia cingolata posteriore , è stata implicata come un attore importante nel modo in cui la mente afferra le esperienze, ha detto Lord, che fa parte del Science Enhanced Mindfulness (SEMA) Lab, presso il Center for Consciousness Studies dell’università. La rete della modalità predefinita è attiva quando le persone si impegnano nell’introspezione o lasciano vagare la mente, forse immergendosi in una storia, richiamando ricordi passati o pianificando scenari futuri.
“È così che formiamo narrazioni su noi stessi”, ha affermato Lord.
Sebbene questa creazione narrativa sia naturale e importante per ottenere un senso coerente di sé, può anche impedire alle persone di essere presenti nel momento, ha detto Lord. Ad esempio, quando qualcuno sta cercando di meditare, potrebbe portare a ruminazione e pensieri negativi.
Per migliorare la consapevolezza e aiutare le persone a vivere meglio il momento presente, il team di Lord ha utilizzato TFUS, uno strumento in grado di stimolare aree specifiche del cervello in modo non invasivo e con una precisione millimetrica.
A differenza di altri metodi di stimolazione cerebrale non invasivi, come la stimolazione elettrica transcranica e la stimolazione magnetica transcranica , la TFUS può penetrare sotto la corteccia, lo strato più esterno del cervello. Bastano cinque minuti di stimolazione per indurre effetti significativi.
L’esperimento ha coinvolto 30 partecipanti che hanno ricevuto TFUS alla corteccia cingolata posteriore della rete di modalità predefinita del cervello. I ricercatori hanno utilizzato la risonanza magnetica funzionale , o fMRI, per osservare i cambiamenti nell’attività cerebrale . Ai partecipanti è stato chiesto di riferire i loro sentimenti ed esperienze prima e dopo il trattamento TFUS.
Lo studio ha scoperto che la TFUS ha ridotto la connettività del cervello all’interno della rete in modalità predefinita e ha influenzato la consapevolezza e le esperienze soggettive dei partecipanti, come il senso di sé e la percezione del tempo.
La parte migliore è che stai usando una quantità minima di energia per alterare l’attività cerebrale. Stai solo dando una leggera spinta al cervello con ultrasuoni a bassa intensità”, ha detto Lord.
La capacità di indirizzare e alterare le reti cerebrali apre la possibilità di utilizzare TFUS per terapie di precisione, ovvero trattamenti medici su misura per le caratteristiche uniche di un individuo, come il suo corredo genetico, lo stile di vita e l’ambiente. TFUS potrebbe anche essere potenzialmente utilizzato per trattare disturbi dell’umore come depressione e ansia, una possibilità che altri gruppi di ricerca stanno ora esplorando, ha affermato Lord.
“A differenza delle tecniche di neuroimaging in cui è possibile solo stabilire correlazioni con l’attività cerebrale, gli strumenti di stimolazione non invasivi come TFUS consentono di sondare il cervello e sviluppare modelli causali”, ha affermato Lord. “È una cosa davvero potente per l’intero campo delle neuroscienze”.
L’uso degli ultrasuoni per raggiungere la consapevolezza
Mindfulness è la capacità di essere pienamente consapevoli nel momento, consapevoli dei propri pensieri e azioni. Mentre la mindfulness può essere allenata attraverso attività come la meditazione, la respirazione lenta e le passeggiate, i ricercatori del Center of Consciousness Studies presso l’Università dell’Arizona stanno lavorando allo sviluppo di un nuovo approccio per raggiungere la mindfulness.
Un team guidato dal professore assistente di ricerca Jay Sanguinetti sta sperimentando la tecnologia a ultrasuoni per modulare l’attività cerebrale e migliorare la consapevolezza. Il team di Sanguinetti presso lo Science Enhanced Mindfulness Lab, o SEMA Lab, è specificamente focalizzato sull’accelerazione della consapevolezza durante la meditazione .
Il team di Sanguinetti utilizza ultrasuoni a bassa intensità, uno strumento emergente per colpire specifiche parti del cervello responsabili del potenziamento delle capacità di meditazione. I ricercatori applicano gli ultrasuoni per studiare i partecipanti impegnati nella meditazione.
La ricerca presso il SEMA Lab è ancora nelle sue fasi iniziali. Il laboratorio fa parte del Center for Consciousness Studies del College of Social and Behavioral Sciences, che ha recentemente lanciato un nuovo corso di laurea in studi sulla coscienza che integra i principi della scienza di base con discipline umanistiche e scientifiche sociali.
Cosa ti ha spinto a fondare il SEMA Lab?
Sanguinetti: Ho co-fondato il laboratorio con Shinzen Young dopo aver completato il mio post-doc ad Albuquerque nel 2017. L’idea di base a cui sia Shinzen che io stavamo pensando indipendentemente è: è possibile usare la neurotecnologia per aiutare le persone a trarre beneficio dalla meditazione? Shinzen in realtà chiedeva: “È possibile usare la stimolazione cerebrale?”
Stavo lavorando a un progetto con il Dipartimento della Difesa, dove cercavo di combinare la stimolazione cerebrale con l’addestramento alla meditazione per il personale di supporto, come dottori e infermieri. L’idea era che se imparassero a meditare, sarebbero più in grado di supportare le esigenze dei soldati che hanno tutti i tipi di esigenze emotive e psicologiche che derivano dall’essere sul campo di battaglia.
Shinzen non si è opposta a quel progetto con il Dipartimento della Difesa, e abbiamo semplicemente iniziato a farlo. In pratica, stavamo cercando di combinare ciò che viene chiamato ultrasuoni focalizzati con la meditazione. All’inizio, l’abbiamo provato su me, Shinzen e uno degli altri membri del laboratorio, che è di solito il modo in cui si inizia.
Abbiamo tutti pensato che in un certo senso potenziasse la nostra pratica di meditazione. Abbiamo ampliato il progetto ogni anno e nel 2019 abbiamo deciso di trasferirci a Tucson insieme e abbiamo avviato il SEMA Lab.
Brian, cosa ti ha interessato del laboratorio?
Lord: Mi sono unito al SEMA Lab nel 2020. Sono venuto all’Università dell’Arizona perché ero interessato alla scienza della coscienza. E questo è uno dei posti migliori al mondo per questo, perché ospita la Science of Consciousness Conference. Non sapevo degli ultrasuoni focalizzati finché non ho incontrato Jay, e sono rimasto subito colpito dalla tecnologia. È una forma di stimolazione cerebrale unica e potente; può fare cose che nessun altro può fare, come colpire le regioni sottocorticali del cervello con più precisione e accuratezza rispetto ad altri dispositivi di neuromodulazione non invasivi.
Perché hai voluto concentrare questa ricerca sulle persone che meditano?
Sanguinetti: Medito da molto tempo, personalmente, e ne ho sperimentato molti dei benefici. Ma non avrei mai pensato di studiarlo in modo accademico o scientifico. Ho iniziato a seguire la scienza del clima e cosa sta succedendo al pianeta e all’ecosistema. Ho iniziato a pensare: “Come posso avere un impatto su questi grandi problemi che penso arriveranno all’umanità?” A quel tempo, studiavo scienze visive e lavoravo su problemi che alla fine avrebbero aiutato le macchine a vedere meglio, quindi la visione artificiale.
Ciò si è discostato dalla mia preoccupazione per cosa sarebbe successo con il cambiamento climatico e come le persone si sarebbero adattate ad esso. Quindi, nel 2017 ho virato tutta la mia carriera verso la scienza della consapevolezza, o quella che viene chiamata scienza contemplativa.
Cosa succede quando si applicano gli ultrasuoni al cervello delle persone che meditano?
Sanguinetti: Dipende molto da dove si prende di mira nel cervello. Se facciamo una modulazione di una parte della corteccia prefrontale destra, le persone si sentono più felici. Ma se la si sposta in una diversa regione del cervello, si ottiene un effetto diverso. Negli studi sulla meditazione, in realtà stiamo prendendo di mira una parte del cervello chiamata rete della modalità predefinita. Quando si prende di mira quell’area, le persone non riferiscono di essere più felici; il loro umore e le loro emozioni non cambiano troppo. È più un effetto simile alla meditazione, in cui sentono di poter entrare più a fondo nello stato di meditazione.
È come un raggio di energia acustica. È quasi come una forma di proiettile o di matita, quindi puoi mirare ovunque nel cervello e hai questo cono di energia che va in quel punto.
Non tutti i partecipanti al tuo studio hanno esperienza pregressa con la meditazione. Cosa osservi in quei partecipanti?
Lord: I meditatori esperti, quasi universalmente, sentiranno gli ultrasuoni. Ne sentiranno gli effetti, ne godranno e miglioreranno costantemente la loro meditazione. Ma le persone che sono alle prime armi con la meditazione, non sono così introspettive. Non hanno molta familiarità con quel genere di cose.
Una parte sostanziale di loro non riferisce nulla. Ma altri inizieranno a dire cose come “Mi sentivo meno attaccato ai miei pensieri”. Nel mondo della meditazione, questo genere di cose è chiamato equanimità. Stai dando al cervello una specie di spinta gentile; non stai forzando eccessivamente il cervello a fare qualcosa.
Con i meditatori esperti, sono in grado di usare quella spinta e andare direttamente in una meditazione profonda. Ma se lo fai a qualcuno che non ha molta esperienza con gli stati meditativi, può essere un po’ più difficile per loro entrarci, perché il loro cervello non sa ancora come farlo.
Poiché questo strumento a ultrasuoni focalizzati è così nuovo, mi sono concentrato molto sulla sua psicofisiologia di base, esaminando gli effetti dell’EEG, esaminando gli effetti della risonanza magnetica, cercando di caratterizzare esattamente come funziona questo strumento. Ho il vantaggio di poter svolgere parte di quel lavoro di base. È un posto davvero entusiasmante in cui essere un ricercatore.
Quali sono i tuoi obiettivi per il futuro?
Sanguinetti: Se dici che il risultato è capire se puoi facilitare l’allenamento alla meditazione con gli ultrasuoni, siamo ancora nelle prime fasi di test. Abbiamo appena terminato uno studio che abbiamo iniziato nel 2020, che Brian sta per pubblicare, in cui abbiamo preso di mira la rete della modalità predefinita nel cervello. Ma questo era su persone che non meditavano. Abbiamo fatto il primo passo, che è “Possiamo modulare la rete di meditazione?” Il passo successivo è vedere se possiamo combinare quel protocollo con l’allenamento alla meditazione.