Słuchanie muzyki i picie kawy to rodzaje codziennych przyjemności, które mogą wpływać na aktywność mózgu człowieka w sposób poprawiający wydajność poznawczą, w tym w zadaniach wymagających koncentracji i pamięci.
To odkrycie nowego badania NYU Tandon School of Engineering z udziałem MINDWATCH, przełomowej technologii monitorowania mózgu.
Opracowany w ciągu ostatnich sześciu lat przez profesora nadzwyczajnego inżynierii biomedycznej NYU Tandon, Rose Faghih, algorytm MINDWATCH analizuje aktywność mózgu osoby na podstawie danych zebranych za pomocą dowolnego urządzenia do noszenia, które może monitorować aktywność elektrodermalną (EDA). Ta aktywność odzwierciedla zmiany w przewodnictwie elektrycznym wywołane stresem emocjonalnym, związane z reakcjami potu.
W niedawnym badaniu MINDWATCH, opublikowanym w Nature Scientific Reports, osoby noszące opaski do monitorowania skóry i opaski na głowę do monitorowania mózgu wykonywały testy poznawcze podczas słuchania muzyki, picia kawy i wąchania perfum, odzwierciedlając ich indywidualne preferencje. Ukończyli również te testy bez żadnego z tych stymulantów.
Algorytm MINDWATCH ujawnił, że muzyka i kawa w wymierny sposób zmieniały pobudzenie mózgowe badanych, zasadniczo wprowadzając ich w fizjologiczny „stan umysłu”, który mógł modulować ich wydajność w wykonywaniu zadań pamięci roboczej.
Konkretnie, uczestnicy projektu MINDWATCH ustalili, że stymulanty wyzwalają zwiększoną aktywność fal mózgowych w „pasmie beta”, czyli stan związany ze szczytową wydajnością poznawczą. Perfumy również miały niewielki pozytywny wpływ, co sugeruje potrzebę dalszych badań.
„Pandemia wpłynęła na samopoczucie psychiczne wielu ludzi na całym świecie, a teraz bardziej niż kiedykolwiek istnieje potrzeba płynnego monitorowania negatywnego wpływu codziennych stresorów na funkcje poznawcze” – powiedział Faghih. „W tej chwili MINDWATCH jest wciąż w fazie rozwoju, ale naszym ostatecznym celem jest przyczynienie się do powstania technologii, która pozwoli każdej osobie monitorować pobudzenie poznawcze własnego mózgu w czasie rzeczywistym, wykrywając na przykład momenty ostrego stresu lub odłączenia poznawczego. W takich momentach MINDWATCH może „popchnąć” osobę w kierunku prostych i bezpiecznych interwencji – na przykład słuchania muzyki – aby wprowadzić ją w stan mózgu, w którym czuje się lepiej i skuteczniej wykonuje pracę lub zadania szkolne”.
Specyficzny test poznawczy wykorzystany w tym badaniu – zadanie pamięci roboczej, zwane testem n-back – obejmuje prezentację sekwencji bodźców (w tym przypadku obrazów lub dźwięków) jeden po drugim i poproszenie osoby badanej o wskazanie, czy obecny bodziec pasuje do prezentowanego „n” pozycji z powrotem w sekwencji. W tym badaniu zastosowano test 1-back – uczestnik odpowiedział „tak”, gdy aktualny bodziec jest taki sam, jak ten, który przedstawiał jeden element wstecz – oraz bardziej wymagający test 3-back, prosząc o to samo dla trzech elementów wstecz.
Badacze przetestowali trzy rodzaje muzyki – energiczną i relaksującą muzykę znaną osobie badanej, a także nową muzykę generowaną przez sztuczną inteligencję, która odzwierciedla gusta osoby badanej. Zgodnie z wcześniejszymi badaniami MINDWATCH, znajoma, energiczna muzyka zapewniała większy wzrost wydajności — mierzony czasem reakcji i prawidłowymi odpowiedziami — niż muzyka relaksacyjna. Chociaż muzyka generowana przez sztuczną inteligencję przyniosła największe zyski spośród wszystkich trzech, potrzebne są dalsze badania, aby potwierdzić te wyniki.
Picie kawy prowadziło do zauważalnego, ale mniej wyraźnego wzrostu wydajności niż muzyka, a perfumy miały najskromniejszy wzrost.
Wzrost wydajności przy wszystkich stymulacjach był zwykle wyższy w testach z trzema plecami, co sugeruje, że interwencje mogą mieć najgłębszy efekt, gdy „obciążenie poznawcze” jest wyższe.
Bieżące eksperymenty prowadzone przez zespół MINDWATCH potwierdzą skuteczność zdolności technologii do konsekwentnego monitorowania aktywności mózgu oraz ogólny sukces różnych interwencji w modulowaniu tej aktywności mózgu. Określenie kategorii ogólnie udanych interwencji nie oznacza, że każda pojedyncza osoba uzna to za skuteczne dla siebie.
Badania przeprowadzono w ramach nagrody CAREER przyznawanej przez Narodową Fundację Nauki im. Faghiha w ramach projektu MINDWATCH (Multimodal Intelligent Nonoperative Brain State Decoder for Wearable Adaptive Closed-loop arcHitectures). Zróżnicowany zestaw danych z badania jest dostępny dla naukowców, umożliwiając dodatkowe badania nad wykorzystaniem bezpiecznych interwencji w tym badaniu do modulowania stanów poznawczych mózgu.
Faghih był głównym autorem tego artykułu. Jej pierwszym autorem jest Hamid Fekri Azgomi, który uzyskał tytuł doktora. pod kierunkiem Faghiha, a obecnie jest doktorem habilitowanym chirurgii neurologicznej na University of California San Francisco School of Medicine.