Słuchawki stymulujące mózg mogą jednak działać
Słuchawki stymulujące mózg mogą jednak działać
Anonim

Szum wokół technologii wyprzedził dowody. Teraz dowody mogą nadrabiać zaległości.

Z czysto naukowego punktu widzenia pomysł, że możesz zmienić swoje fizyczne ograniczenia, przepuszczając trochę prądu elektrycznego przez mózg, jest całkiem niesamowity. Nie zmieniając nic w tym, jak skurczą się twoje mięśnie, jak ciężko oddychasz lub jak szybko bije twoje serce, możesz (teoretycznie) iść dalej lub szybciej, ponieważ stymulacja elektryczna zastosowana dokładnie w prawej części mózgu sprawia, że wszystko czuć się łatwiej. To dość oszałamiająca ilustracja roli mózgu w ustalaniu fizycznych ograniczeń.

W praktyce wody są nieco bardziej zamulone. Czy naprawdę powinniśmy świętować nadejście nowej ery dopingu mózgu, w której każdy, kto aspiruje do szczytu podium, musi podłączyć sobie czaszkę? W ostatnich latach dużo pisałem o technice zwanej przezczaszkową stymulacją mózgu prądem stałym (ostatnio tutaj) i potajemnie odczuwam ulgę, że chociaż wydaje się działać w ściśle kontrolowanym środowisku laboratorium, niewiele lub brak przekonujących dowodów na to, że dostępne na rynku urządzenia, takie jak to wyprodukowane przez Halo Neuroscience, robią to samo.

Na lepsze lub gorsze, to może się zmienić. W zeszłym miesiącu opublikowano dwa nowe badania, które wykazały znaczną poprawę wyników sportowych – jeden bieganie, drugi jazda na rowerze przy użyciu słuchawek do stymulacji mózgu Halo. Oba badania są niewielkie i oba pozostawiają pewne pytania bez odpowiedzi. Ale ponieważ stymulacja mózgu zmierza w kierunku głównego nurtu, warto przyjrzeć się nowym odkryciom.

Kiedy popłyniesz przez mózg słabym prądem elektrycznym - zwykle około 2 miliamperów, setki razy mniejszym niż ten, który stosuje się w terapii elektrowstrząsowej - zmienia on pobudliwość dotkniętych chorobą neuronów, zwiększając prawdopodobieństwo ich zapłonu w ciągu mniej więcej godziny. po stymulacji mózgu. Istnieje wiele różnych teorii (i sprzecznych dowodów) na temat tego, w jaki sposób i dlaczego ta technika może zwiększyć wytrzymałość, ale ta, którą uważam za najbardziej przekonującą, jest następująca:

Aby pedałować na rowerze, potrzebny jest obszar mózgu zwany korą ruchową, który wysyła sygnały do mięśni. Jeśli zastosujesz stymulację mózgu do kory ruchowej, te sygnały mózgowe mogą być przekazywane z neuronu do neuronu „łatwiej”. Według jednej z teorii, twoje subiektywne odczucie wysiłku jest podyktowane, przynajmniej częściowo, wielkością aktywacji mózgu potrzebnej do poruszania mięśni. Jeśli więc łatwiej jest generować i przekazywać niezbędne sygnały mózgowe, pedałowanie lub bieganie w określonym tempie będzie łatwiejsze – i dzięki temu będziesz w stanie jechać szybciej lub utrzymać dane tempo przez dłuższy czas.

W rezultacie kluczowym odkryciem niektórych z bardziej przekonujących artykułów dotyczących stymulacji mózgu jest to, że poprawa wytrzymałości idzie w parze ze zmniejszonym poczuciem wysiłku od samego początku ćwiczeń (jak pokazano na przykład na wykresie w tym artykule). To jest dymiący pistolet, którego należy szukać.

Jedno z nowych badań, opublikowane w PLOS One, pochodzi od grupy naukowców z Korei Południowej kierowanej przez Joung-Kyue Han z Chung-Ang University. Dziesięciu ochotników wykonało test czasu do wyczerpania przy 80 procentach pułapu tlenowego, czyli tempie, które mogli utrzymać przez około 20 minut. Przed testem biegowym otrzymali 20 minut prawdziwej lub pozorowanej stymulacji mózgu za pomocą słuchawek Halo. Każdy ochotnik wykonywał test dwa razy w odstępie kilku dni, raz w każdym stanie, w losowej kolejności.

Po prawdziwej stymulacji mózgu biegacze wytrwali w teście wytrzymałościowym o około 15 procent dłużej: 21,18 minut w porównaniu do średnio 18,44 minut. Siedmiu na 10 ochotników miało lepsze wyniki ze stymulacją mózgu. Ze względu na dodatkową energię wymaganą do nawet subtelnych zmian tempa, testy czasu do wyczerpania mają tendencję do powodowania znacznie większych zmian w wydajności niż wyścigi lub próby czasowe: ostrożne szacunki mówią, że 15-procentowy wzrost czasu do wyczerpania jest ekwiwalent jazdy o około 1 procent szybciej w wyścigu. Mimo to to wielka sprawa.

Żaden z pomiarów poniżej szyi nie mógł wyjaśnić zmiany wydajności: tętno, zużycie tlenu i oddychanie były takie same w dowolnym momencie z lub bez stymulacji mózgu. Nieoczekiwanie subiektywna ocena odczuwanego wysiłku również była taka sama w obu warunkach. To podważa ideę, że możesz dłużej wytrzymać na bieżni, ponieważ jest to łatwiejsze, i koliduje z poprzednimi wynikami, o których wspomniałem powyżej. Chociaż w artykule jest długa dyskusja na temat tego odkrycia, najważniejsze jest to, że nie są pewni, co o tym sądzić.

Drugi artykuł, opublikowany w Frontiers in Physiology przez grupę kierowaną przez Xinyan Zheng z Shanghai University of Sport w Chinach, dotyczy kolarstwa sprinterskiego i wydajności poznawczej. Projekt jest dość podobny, z dziewięcioma ochotnikami, którzy wykonują zadanie rowerowe, które obejmuje pięć sześciosekundowych sprintów każdy, z 24 sekundami łatwego pedałowania pomiędzy nimi.

Dodatkowym akcentem było włączenie dwóch testów poznawczych, jednego przed stymulacją mózgu, a drugiego po teście rowerowym. Użyli czegoś zwanego Testem Stroopa, który polega na reagowaniu na kolorowe słowa (takie jak „zielony”), gdy migają na ekranie w kolorze czcionki, który może lub nie może pasować do słowa. Zaufaj mi, to jest jeszcze bardziej zagmatwane, niż się wydaje, kiedy próbujesz to zrobić! Jest to test funkcji wykonawczych, który jest czasami używany do oceny, w jaki sposób zmęczenie psychiczne wpływa na czas reakcji i podejmowanie decyzji.

Po raz kolejny badani spisywali się lepiej po stymulacji mózgu, chociaż w tych ultrakrótkich sześciosekundowych sprintach nie mogli zmierzyć odczuwanego wysiłku (który i tak za każdym razem był maksymalny). Oto jak wyglądała średnia moc wyjściowa podczas sprintów, z (ciemne kwadraty) i bez (jasne kwadraty) stymulacji mózgu:

Obraz
Obraz

Wyniki poznawcze były nieco trudniejsze do przeanalizowania, ale wydaje się, że była to korzyść. W „niezgodnym” teście Stroopa (trudniejsza sytuacja, w której słowo i kolor czcionki są niedopasowane), wskaźnik dokładności odpowiedzi zmniejszył się po ćwiczeniu po pozorowanej stymulacji mózgu, ale wzrósł po ćwiczeniu po prawdziwej stymulacji. Niektóre inne wyniki, takie jak czas reakcji i „kongruentna” dokładność, nie wykazują efektu, więc jestem znacznie mniej pewny tych wyników, ale naukowcy podkreślają, że jeśli poprawa poznawcza jest realna, może mieć znaczenie w sporcie gdzie podejmowanie decyzji ma znaczenie, jak piłka nożna i sporty techniczne, takie jak narciarstwo i kolarstwo górskie.

Ciekawe rzeczy, ale ryzykując, że zabrzmię jak imprezowicz, pozwolę sobie wrócić do pewnych zastrzeżeń. Sekcje dyskusyjne obu artykułów przedstawiają wszelkiego rodzaju „bio-prawdopodobne” pomysły dotyczące tego, jak może działać stymulacja mózgu: obszar mózgu A może rozmawiać z obszarem mózgu B, który może rozmawiać z obszarem mózgu C, z których wszystkie odgrywają różne role, i jakoś powoduje to, że biegasz szybciej, nawet jeśli twoje poczucie wysiłku tak naprawdę się nie zmieniło. Jest tam wiele „mocy”.

(Ok, nie mogę się oprzeć. Oto krótka próbka z artykułu rowerowego: „Po pierwsze, bodźce czuciowe z układu obwodowego do M1 zmniejszają moc motoryczną (zmęczenie nadrdzeniowe) i szlak nerwowy, który łączy rdzeń kręgowy, wzgórze, wtórny kora somatosensoryczna, przyśrodkowa kora wyspy, tylna kora zakrętu obręczy, przedni zakręt obręczy, obszar przedruchowy, dodatkowy obszar ruchowy (SMA) i pierwotna kora ruchowa stanowią system hamowania…” Akapit trwa tak przez chwilę, po czym kończy się: „To hipoteza musi zostać oceniona w przyszłych badaniach.”

To, że coś jest skomplikowane, nie oznacza, że jest źle. Jednak niepowodzenie badań, które dostarczyły jasnych informacji na temat poprawy wydajności, jest nieco niepokojące. Byłabym o wiele bardziej pewna wyników, gdyby badanie biegowe wykazało zmianę w postrzeganiu wysiłku, jak to miało miejsce w poprzednich badaniach laboratoryjnych.

Kolejna rzecz, która mnie ciekawi, to umiejscowienie elektrod. Do prowadzenia prądu elektrycznego potrzebne są dwie elektrody. W tej formie stymulacji mózgu anoda zwiększy pobudliwość pobliskich neuronów; katoda będzie miała odwrotny skutek i zmniejszy pobudliwość. W 2017 roku badacz z University of Kent, Alexis Mauger, zasugerował, że jedną z przyczyn niespójnych wyników badań stymulacji mózgu było to, że negatywne skutki katody zakłócały pozytywne efekty anody. Przesuwając katodę z czaszki na ramię, uzyskał bardziej konsekwentne wyniki poprawiające wydajność.

Konfiguracja słuchawek Halo w badaniach obejmuje trzy elektrody: anodę w górnej części głowy i dwie katody w połowie w kierunku ucha po obu stronach (wyobraź sobie typowy zestaw słuchawek z paskiem biegnącym w poprzek głowa). Teoretycznie powoduje to przesyłanie prądu zwiększającego pobudliwość przez korę ruchową po obu stronach czubka głowy. Ale jak ważna jest dokładna pozycja elektrod? Czy są negatywne skutki umieszczania katod tak blisko anody?

Jedną z odpowiedzi na te pytania byłoby: hej, biegacze i rowerzyści poprawili swoje wyniki, więc oczywiście elektrody są w porządku, tak jak są. Ale to ryzykowny wniosek. To całkiem seksowna nowa technologia i domyślam się, że dziesiątki laboratoriów na całym świecie przeprowadzają eksperymenty z Halo. To pierwsze badania związane z wydajnością, jakie widziałem, ale nie można wiedzieć, ilu innych siedzi w szufladach biurka, ponieważ wyniki uznano za zbyt nudne, by je opublikować.

Innymi słowy, te badania w żaden sposób nie dają ostatniego słowa na temat wydajności Halo. Jest wiele powodów, by zachować ostrożność. Mimo to, w połączeniu z poprzednimi badaniami laboratoryjnymi, odkrycia są strasznie sugestywne. Moje najlepsze przypuszczenie w tym momencie jest takie, że starannie zastosowana stymulacja mózgu jest prawdopodobnie w stanie zwiększyć wydajność wytrzymałościową. Do tej pory byłem dość sceptyczny, czy konfiguracja Halo spełnia ten próg. Ale jestem przygotowany do ponownego rozważenia.

Zalecana: