Elektromos sokkokkal növelhető az agyi teljesítmény?

2010 nyarán Ryan Clark tornaórán osztályozta a bokáját. A baleset kellemetlensége nagyobb volt, mint a fájdalom. Egy hétig mankókat használt, amíg a boka meg nem gyógyult. Aztán hat héttel később a fájdalom visszatért - csak ezúttal sokkal rosszabb volt. Ryan tolószékbe került, és nem tudta elviselni a séta fájdalmát.

A gyógyszer használata és a rehabilitáció segített a fiatalembernél a fájdalomnál és hat hét után felépült. Nem tartott sokáig, amíg újra megsérült, és a harmadik alkalommal a fiú fájdalma elviselhetetlen volt. "Csak egy kilencéves ember normális sérülései voltak" - mondja Ryan apja, Vince.

A fiú még a bokáját sem tudta mozgatni, mintha az izmai kemények lennének, és a fájdalom annyira erős volt, hogy remegés és görcsök voltak. Ryan-t végül diagnosztizálták komplex regionális fájdalomszindrómával, egy olyan betegséggel, amely kora millió millió gyermekének egyikét érinti. A fiú esete összetett volt, mivel a fájdalomcsillapítóknak nincs hatása.

Vince Clark, aki az Új-Mexikói Egyetem Albuquerque Pszichológiai és Idegtudományi Központját működteti, érdeklődött a fiú eset iránt, és azt hitte, hogy segíthet neki az általa végzett kutatási módszerekkel. Transzkraniális egyenáram-stimulációnak (TDCS) nevezzük, ez magában foglalja a fény és az irányított elektromos áramok fejbe történő bevezetését.

A TDCS a neminvazív agyi stimulációnak nevezett technikák csoportjába tartozik, mivel ezek nem járnak műtéttel. A TDCS kísérleti alapon létezik, és 2010-ben hasznosnak bizonyult a fájdalom enyhítésében, ezer ember számára hozva a kezelés reményét. A fájdalomon túl azonban a fej sokk használata stimulálja az agyat, javítja az egészséges emberek memóriáját és figyelmét.

És aki érdeklődést mutatott, az USA Védelmi Minisztériuma (DoD) volt, amely megkérdezte, hogy lehet-e az USA hadseregének hasznos. Mire Ryan beteg lett, Clark a DoD-hez fordította a tanulmányokat finanszírozás céljából, és az eredmények azonnal felhívták a katonaság figyelmét.

Az agyi sokk története

A tDCS alapfogalma, amely egyenáramot használ az agy érdeklődési körének stimulálására, már több mint 100 éve fennáll. Még a 19. század előtt számos olyan kezdetleges kísérlet történt, amelyek állatokon és emberekkel végzett kísérletek során felhasználták a technikát.

Ezeknek a kezdeti vizsgálatoknak köszönhetően a technikát az orvosi területre vitték. 1803-ban Aldini tanulmányt indított, amelyben azt állította, hogy bebizonyította, hogy az egyenáramú stimulációs technika javíthatja a melankólia betegek hangulatát, többek között azt állította, hogy egy 27 éves depressziós gazdát gyógyított kizárólag elektromos stimulációval.

Aldini elektromos kísérletei hosszú és híres epizód kezdetét jelentették a pszichiátria történetében. A sokkterápiát (elektrokonvulzív terápia), amelyhez elég erős áramot igényeltek a rohamok kiváltására, az 1930-as évek végén vezették be, azonban új, hatékony gyógyszeres kezelések megjelenésével, valamint a pszichiátriai betegek körében az elektrosokk embertelen használatának nyilvános kritikájával., használhatatlanná vált. Noha a technikát általában elutasították, az idegtudósok még mindig tanulmányozták annak állatokra gyakorolt ​​hatását.

Az 1960-as években a tudósok felfedezték, hogy a tDCS, amely akár 1000-szer kevesebb áramot is tartalmaz, mint az elektrokonvulzív terápiában alkalmazott, befolyásolhatja az agysejteket és segíthet a súlyos depresszióban. De a gyógyszerek továbbra is ígéretesebbnek tűntek pszichiátriai kezelésekként, és így a tDCS-t ismét elhagyták.

Aztán, a 1980-as években, az elektro-sokkterápia újjáéledt. Világossá vált, hogy képes kezelni néhány súlyos depresszióban szenvedő beteget, akiknek a gyógyszereknek nincs hatása. Ugyanakkor növekedett az érdeklődés a transzkraniális mágneses stimuláció (TMS) elnevezésű technika iránt.

A TMS-kezelésben részt vevő beteg nem szenved semmilyen kellemetlenséget, és csak annyit kell tennie, hogy álló helyzetben van, míg a koponya feletti pálca mágneses mezőt generál, amely áthatol az agyban. Ez enyhíti a depressziót, és segítséget nyújt a stroke vagy a fej sérülése utáni rehabilitációban is.

2000-ben Michael Nitsche és Walter Paulus a németországi Göttingeni Egyetemen arról számoltak be, hogy a tDCS megváltoztathatja az ember válaszát a mágneses stimulációra. Míg az agysejteket a TMS-ben stimulálják, a tDCS hirtelen és nyilvánvaló változást hoz létre. Az idegtudósok érdeklődését a tDCS iránt Göttingen kutatásai felidézték.

A gyakorlati és az általános érdeklődésre számot tartó eredményeket azonban csak egészséges emberek használata után sikerült megszerezni, akiket csak az agy-összehasonlító vizsgálatokba vettek be. Azóta megfigyelték, hogy a tDCS nemcsak a betegekre, hanem az egészséges emberekre is hatással lesz. Az előzetes eredmények azt mutatták, hogy a technika javíthatja a tanulást és a memóriát.

Vissza a katonasághoz

Ezen a ponton az Advanced Defense Research Projects Agency (DARPA), amely a Védelmi Minisztérium része a katonai felhasználásra szánt új technológiák fejlesztéséért, elindította a kutatási javaslatot egy olyan területen, amelyet „gyorsított tanulásnak” neveztek. ”.

Minden ígéretes erőfeszítés és eredmény ellenére a célokat nem mindig teljesítik, és néha az ellenkezője volt igaz. Clark szerint ez az agy bonyolultsága miatt van. A tudósok csak most rendelkeznek olyan technológiákkal, amelyek lehetővé teszik az agy képeinek működését. Ha az elektromos áramot rossz helyre dobja, az eltérő választ fog okozni, mint amit el akar érni.

A katonai érdek és a DoD finanszírozása ellenére a kutatás némi problémával szembesül. Clark számára tanulmányai alapvetően nem a katona segítségére vannak a fenyegetések azonosításában és kezelésében - ami a valós világban magában foglalhatja az ellenség azonosítását és meggyilkolását -, hanem inkább annak vizsgálatára irányul, hogy az agy miként érzékeli a fenyegetéseket.

A katonaság azonban nem ugyanazt az ideált követi, és a cél fegyverek kifejlesztése volt. Mire a kísérletet a DARPA elnyerte, a Mind Research Network (MRN) fókusza egyre inkább azon eszközök fejlesztése felé fordult, amelyeket a katonaság használhatna - mondja Clark.

"Nem szabad mondani, amit megvitatták, de néhány lehetőséget megnevezhetek" - mondja. "Olyan eszköz, amely eszméletlenné teszi az ellenséges csapatokat, vagy túlságosan összezavarja vagy szomorúvá teszi őket a harchoz.

Vannak olyan fegyverek is, amelyek megváltoztatják a gondolatokat vagy a hiedelmeket, közvetlenül befolyásolják a döntéshozatalt, vagy az agyadban "jutalom" érzetét adják a viselkedésed megváltoztatásáért. Arra is lehetőség van, hogy valakit tudatosan kínozzanak. Clark még az ETCC használatáról is hallott arról, hogy segítsen javítani az orvlövészek képzésében, amit nem hagyott jóvá.

Clark elvesztette posztját 2009-ben, miután hibát találtak a DARPA által vezetett projektben a kutatási asszisztenseknek nyújtott bónuszok kifizetésében. Clark szerint ez nem volt annyira komoly, ám az intézet irányításával kollégáival folytatott vitáinak összefüggésében a helyzet még rosszabbá tette a helyzetet. Ez szintén kiszorította őt a kutatás következő szakaszaiból.

Kevés finanszírozási lehetőség

A kutató továbbra is kutatóvezetőként működik az MRN-nél, de elsősorban az egyetemen dolgozik. Emiatt kevés pénz és mindenféleképpen megpróbál finanszírozást szerezni kutatásának folytatására, és nem kapcsolódik össze a katonasággal.

A gyógyszergyártó társaságok nem érdekli a kutatás fizetését, mivel az ETCC nem gyógyszer, és bizonyos esetekben versengő, és akár nagy előnyei is lehetnek. "Nem kering a testben, tehát nem érinti más szerveket, amelyeket a legtöbb gyógyszer károsíthat" - mondja Clark.

- Ez nem addiktív. Ha probléma merül fel, másodpercek alatt letilthatja. Ez is olcsó. ” Ezek az előnyök sajnos korlátozják a kutatók lehetőségeit államilag finanszírozott szervezetekre (amelyek nem töltenek sok pénzt az ETCC kutatására), magánvédelmi vagy katonai vonatkozású vállalatokra.

A múltban a DoD finanszírozása olyan újításokat hozott létre, amelyek óriási hatással voltak a polgári életre - gondoljon a GPS-re (Global Satellite Positioning System) vagy a zajszűrő fejhallgatóra, sok más, jelenleg polgári használatra használt technológia között. Úgy tűnik azonban, hogy az ETCC nem tartozik ezek közé.

Clark jelenleg olyan pénzt gyűjt, amely lehetővé teszi számára az emberek segítését - az alkoholisták kezelését, a szkizofréniában szenvedő emberek hallucinációjának csökkentését és a magzati alkohol-szindrómához kapcsolódó impulzív viselkedés ellenőrzését. Noha az ETCC-n keresztüli kutatás olcsó, a finanszírozást nehéz megszerezni.

Egy másik megállapítás, amelyben a tDCS szintén jól működik, a fájdalomhoz kapcsolódik azoknál a betegeknél, akik nem reagálnak jól a szokásos fájdalomcsillapítókra, például krónikus vagy sérült idegekre.

Ezekben az esetekben a cél általában a motoros kéreg, és az ötlet az, hogy csökkentsék a fájdalom jeleit, pontosan ez az, ami befolyásolja a fiát, Ryanot, Clark legnagyobb motivációját a tDCS kutatására. Tekintettel a tudományos folyóiratokban közzétett ETCC kutatások közelmúltbeli gyors növekedésére, Clark reméli, hogy az Országos Egészségügyi Intézet (NIH) finanszírozhat ellenőrzött vizsgálatokat és jobban felszerelt laboratóriumokat.

Ezenkívül előfordulhat, hogy a katonai fegyverekkel kapcsolatos kutatások olyan technológiákká válnak, amelyeket a civilek mentális képességeinek javítására használnak, és forradalmat idéznek elő a mi tanulásunkban.