القرصنة الدماغية: أين تضع الأقطاب الكهربائية لتصبح أكثر ذكاءً؟

الآن المزيد والمزيد من الدراسات حول tDCS - التحفيز الحالي المباشر عبر الجمجمة - لفتت انتباه الجمهور. يظهر عدد كبير إلى حد ما من الأوراق العلمية في السنوات الأخيرة أن tDCS يمكن أن يحسن القدرة الإدراكية ليس فقط في علاج الأمراض ، ولكن أيضًا في الأشخاص الأصحاء تمامًا. من بينها ردود الفعل والانتباه والذاكرة وتعلم اللغات الأجنبية. اجتذبت نجاحات البحث العلمي انتباه مجتمع DIY ، الذي أخذ التكنولوجيا في الخدمة وبدأ في تطبيق tDCS بنشاط على أنفسهم .

ومع ذلك ، فإن النقطة الأساسية لإجراء التحفيز الكهربائي هي الاختيار الصحيح للأماكن لربط الأقطاب الكهربائية بالرأس. في الواقع ، يؤدي تحفيز مناطق مختلفة من الدماغ إلى تأثيرات معرفية مختلفة اختلافًا جوهريًا - اعتمادًا على وظائف هذه المناطق. لذلك ، قررت النظر في المقالات العلمية ومعرفة أي مناطق التحفيز تؤدي حقًا إلى تحسينات معرفية ملموسة وما المزالق التي يمكن أن تكون هنا.



TDCS - التحفيز عبر الجمجمة بالتيار المباشر - يعمل على النحو التالي. يتم توصيل قطبين كهربائيين بمناطق معينة من الرأس - أنود موجب الشحنة وكاثود ذو شحنة سالبة. يعمل الأنود على الخلايا العصبية القشرية بشكل مثير ، مما يقلل من الاختلاف المحتمل في أغشيتها. على مقياس الدماغ ، يؤدي مثل هذا التأثير إلى زيادة محلية في نشاط المنطقة التي تقع فيها. ومع ذلك ، بدأت الدراسات تظهر الآن أن tDCS أكثر انتشارًا ويؤثر على بعض المناطق الأخرى في الدماغ التي ترتبط وظيفياً بالمنطقة المحفزة. في حالة الكاثود ، تنخفض استثارة الخلايا العصبية ، على العكس.

حتى الآن ، تم بالفعل إجراء عدة آلاف من الدراسات العلمية لـ tDCS ، من بينها حوالي 500-600 على المتطوعين الأصحاء. معلمات التحفيز فيها متشابهة للغاية ، يتم تطبيق تيار مستمر من 1-2 مللي أمبير لمدة 20-30 دقيقة في اليوم ، من 1 إلى 10 أيام متتالية. ومع ذلك ، فيما يتعلق بمناطق الدماغ المتأثرة ، هناك مجموعة واسعة جدًا من الخيارات التي تضيع فيها في البداية. لذلك ، كانت المهمة هي العثور على مناطق في الدماغ يؤدي تحفيزها الكهربائي إلى تحسينات معرفية موثوقة ، تتكرر في العديد من الدراسات العلمية.

بالنسبة للمبتدئين ، قررت التعليق على عدة مناطق من القطب، الأكثر شعبية بين ممثلي مجتمع DIY. كأساس ، أخذت المناطق التي أعدتها العصف الذهني للشركات الناشئة الروسية .

رقم 1. موقع أقطاب DARPA - لتحسين الاستجابة والتركيز ،



عند وضع أقطاب DARPA ، يتم تطبيق الأنود (القطب المثير) على المعبد الأيمن ، والكاثود (القطب المثبط) على الكتف الأيسر. أجرت وكالة الدفاع الأمريكية DARPA التحفيز الكهربائي لهذه المنطقة لأول مرة من أجل تسريع التدريب العسكري قبل إرسالها إلى النقاط الساخنة. تحدث العلماء لأول مرة عن نتائجهم في عام 2008 في مؤتمر علم الأعصاب التشغيلي - مؤتمر منتدى مجتمع الذكاء ، حيث ألقوا نظرة ، وأظهروا أن tDCS عجلوا تدريب المتطوعين بمقدار 2.1 مرة! وبعد 4 سنوات خرجتمقال علمي مع وصف تفصيلي لنتائج أبحاثهم.



أُجريت التجربة على 96 متطوعًا صحيًا تم تدريبهم على محاكي الفيديو "DARWARS Ambush!" هذه لعبة مصممة خصيصًا لتدريب جنود المشاة الأمريكيين وتتطلب تركيزًا كبيرًا من الاهتمام ورد الفعل. يسير المشاركون عبر المناظر الطبيعية الافتراضية ويكتشفون الخطر بين المنازل المتهالكة والسيارات المهجورة ، ويبحثون أيضًا عن الأجهزة المتفجرة ومقاتلي العدو. أثناء التدريب ، خضع بعض الأشخاص لتحفيز بتيار منخفض ، وفي الأشخاص من الدواء الوهمي ، تم تقليد مجموعات tDCS بحيث لم يكن لديهم شك في أنهم خضعوا أيضًا للتحفيز.

كانت نتائج التجربة مثيرة للإعجاب: قلل tDCS من وقت التدريب المطلوب للمبتدئين ليصبحوا محترفين بنسبة 2.1 مرة (وهذا ببساطة تأثير كبير مقارنة بالتأثيرات البيولوجية التقليدية). والأهم من ذلك ، أن الأشخاص الذين أكملوا tDCS فقدوا المهارات بشكل أبطأ بكثير مقارنة بالمجموعة الضابطة.

ومن المثير للاهتمام ، من أجل اختيار منطقة للتحفيز ، درس العلماء أنماط تنشيط الدماغ لدى المبتدئين والمحترفين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. اتضح أنه خلال المهمة ، يتم تحفيز المبتدئين من قبل أجزاء مختلفة من الدماغ ، بينما يقوم المحترفون بتنشيط منطقة محددة بدقة في منطقة المعبد الأيمن. في هذا المجال قرر العلماء وضع أنود "محفز".



ثم ، بدأ الأفراد العسكريون الأمريكيون في استخدام tDCS لتحسين تدريب الطيارين على محاكاة الفيديو. في عام 2011 ، في الاجتماع السنوي لجمعية علم الأعصاب ، قالوا إنهم تمكنوا من تحقيق زيادة مضاعفة في سرعة اكتساب مهارات جديدة. والأهم من ذلك ، استمر تأثير tDCS لفترة طويلة بعد انتهاء الإجراء.

من المهم أن نلاحظ أن الأحاسيس من tDCS محايدة تمامًا وليست مصحوبة بشعور بالتسارع أو النشوة. وقال أحد المتطوعين إنه "شعر بدغدغة وحرقان طفيف في مكان ربط الأقطاب الكهربائية". وبعد جلسات tDCS الأولى ، تشعر أحيانًا بالدوار الطفيف أو الشعور بالتعب.



بعد ذلك ، تم إجراء العديد من الدراسات حول التحفيز الكهربائي للمنطقة الزمنية الصحيحة ، مما يؤكد تأثير tDCS على التعلم. على سبيل المثال ، تم تكرار النتائج في محاكمة مزدوجة التعمية بالغفل (قبل ذلك ، كانت الدراسات عمياء واحدة). بالإضافة إلى ذلك ، تبين بشكل مستقل أن تأثير جلسة tDCS واحدة تستمر لمدة يوم واحد على الأقل.

A كله مجموعة من العلمية البحثيةيوضح أن tDCS يؤثر أيضًا على وظيفة إدراكية أخرى - التحكم المثبط. يعد التثبيط السلوكي أمرًا حاسمًا للتنفيذ الفعال للمهام ، لأنه يسمح لك بالتحكم في وقمع الحوافز التي تتداخل مع المهمة الحالية. على سبيل المثال ، إذا كنت تحضر حفل عشاء ، حتى إذا كنت جائعًا جدًا ، فلا يزال بإمكانك تناول الطعام ببطء وحتى التوقف إذا التفت إليك شخص ما (أو بدا طعم الطعام غريبًا بالنسبة لك).

في جميع هذه الدراسات ، عزز التحفيز الكهربائي التحكم الإدراكي ، والذي ، على ما يبدو ، يمكن أن يكون له تأثير إيجابي على التعلم ، مما يسمح لك بعدم تشتيت الانتباه عن المهمة الرئيسية عن طريق المحفزات الدخيلة.

وبالتالي ، تم تأكيد موقع أقطاب DARPA علمياً لتسريع التعلم والتفاعل والتحكم المثبط ، ومع ذلك ، لدي نقطة واحدة حول موقع الكاثود. يقترح وضعه على الكتف الأيسر بحيث لا يكون له تأثير معطل على الأنسجة العصبية. ومع ذلك ، هناك رأي بين الباحثين أنه لهذه الأغراض ، يكون من الأفضل وضع الكاثود على تاج الرأس أو الخد أو المنطقة فوق العين ، والتي تعتبر أيضًا مناطق "غير نشطة".

رقم 2. موقع الأقطاب الكهربائية لتحسين التعلم الحركي يختلف

موقع الأقطاب الكهربائية لتحسين التعلم الحركي في حالة اليد اليمنى واليسرى النشطة.



بالنسبة للأشخاص الذين يستخدمون اليد اليمنى ، يقع الأنود فوق القشرة الحركية اليسرى ، ويقع الكاثود في المنطقة الفوقية اليمنى.



بالنسبة للأشخاص الذين يستخدمون اليد اليسرى ، فإن موقع الأقطاب الكهربائية هو عكس المرآة: يقع الأنود فوق القشرة الحركية اليمنى ، ويقع الكاثود على المنطقة الفوقية اليسرى.

يمكن القول إن تحسين التعلم الحركي هو الرائد في عدد دراسات tDCS. هذا يرجع إلى حقيقة أن هذا التأثير يستخدم بنشاط في الطب ، على سبيل المثال ، عند التعافي من السكتة الدماغية وتحسين النشاط الحركي في الشيخوخة. ولكن حتى الأشخاص الأصحاء وقد عقدت للا يقل عن 7 مزدوجة التعمية، وهمي تسيطر عليها الدراسة ، التي tDCS تحسن التعلم الحركي الكبار المتطوعين . في جميع المقالات ، كان التأثير على قشرة المحرك.

في معظم الدراسات ، تم استخدام التحفيز الكهربائي لتحسين المهارات الحركية الدقيقة. في الحياة اليومية ، هذه هي القدرة على كتابة النص بسرعة ودقة على لوحة المفاتيح والتحكم في الماوس ولعب البيانو و "خفة اليد" من حيث المبدأ. وفي اختبارات البحث العلمي يتم استخدامها حيث تحتاج إلى الاستجابة السريعة لما يحدث على الشاشة باستخدام حركات الأصابع الدقيقة. على سبيل المثال ، عندما تظهر إشارة في مكان معين على الشاشة ، تحتاج إلى الضغط على المفتاح المطابق على لوحة المفاتيح. أو تغيير قوة الضغط على المستشعر ، تحتاج إلى تحريك المؤشر على الشاشة والوقوع في "البوابة" (المهمة "SVIPT").



إذا تم تنفيذ tDCS أثناء هذه المهام ، تزداد سرعة التنفيذ بشكل ملحوظ ، ويتم تقليل عدد الأخطاء مقارنة بمجموعة الدواء الوهمي.

يمكن أن يحفز التحفيز الكهربائي المهارات الحركية الأخرى ، على سبيل المثال ، التكيف الحسي الحركي. هذه هي القدرة على تصحيح الحركات وفقًا للإشارات المرئية أو اللمسية الواردة ، على سبيل المثال ، أثناء قيادة السيارة أو عند أداء الخدع في كرة القدم وكرة السلة. معيار التكيف الحسي الحركي في علم الأحياء العصبية هو تأثير "المصعد المكسور". أولاً ، يصعد الشخص المصعد المتحرك ، ثم - عند التوقف. وإذا كان يتعثر في نفس الوقت ، فإن تكيفه الحسي الحركي يكون على المستوى الطبيعي. ومن المثير للاهتمام أن استخدام tDCS أدى إلى حقيقة أن تأثير "التعثر" أصبح أكثر وضوحًا ، مما يشير إلى زيادة التكيف.

وبالتالي ، يمكن أن يحفز التحفيز الكهربائي في وقت واحد العديد من الوظائف الحركية المختلفة ؛ الشيء الوحيد الذي أود ملاحظته هو أن تأثير جلسة tDCS واحدة يمكن أن يكون ذا دلالة إحصائية ، ولكنه ضعيف في نفس الوقت. ومع ذلك ، عند استخدام التحفيز الكهربائي لمدة 3-5 أيام متتالية على الأقل ، تصبح النتيجة أكثر وضوحًا. يوضح الرسم البياني أدناه ديناميكيات التدريب في المهمة الحركية الدقيقة ، ويوضح أن الفرق بين التحفيز والتحكم الوهمي يزداد بمرور الوقت ويصبح أكثر وضوحًا في اليوم الخامس من التدريب. بالمناسبة ، في هذه الدراسة ، كان تأثير التحفيز الكهربائي دائمًا أيضًا ، واستمر لمدة 3 أشهر.



رقم 3. موقع الأقطاب الكهربائية لتحسين تعلم اللغات الأجنبية

لتحسين القدرة على التحدث بلغات أجنبية ، يوصى بوضع القطب المثير (الأنود) فوق القشرة الأمامية الجبهية اليسرى ، والقطب المثبط (الكاثود) - في المنطقة فوق الحركية اليمنى. تم استخدام هذا الترتيب من الأقطاب في 4 دراسات على الأقل في المتطوعين الأصحاء . صحيح ، في جميع هذه المقالات ، نظروا فقط في عدد محدود من المعلمات اللغوية: طلاقة الكلام والتفكير اللغوي النقابي.



لتقييم طلاقة الكلام ، استخدمنا المهام التي نحتاج فيها إلى تذكر أكبر عدد ممكن من الكلمات ، بدءًا بالحرف أو الانتماء إلى فئة معينة (على سبيل المثال ، "ثمار"). ولتقييم التفكير اللغوي الإبداعي ، استخدمنا اختبارًا يتم فيه إعطاء 3 كلمات (على سبيل المثال ، "طفولي" - "مسح" - "شطف") وتحتاج إلى التوصل إلى كلمة أخرى في أقرب وقت ممكن تجمعها (على سبيل المثال ، "الدماغ") . حسّن التحفيز الكهربائي كل هذه المؤشرات ، لكن التأثير كان معتدلاً. على سبيل المثال ، يوضح الرسم البياني أدناه (المأخوذ من دراسة عام 2012) أن tDCS زاد من طلاقة الكلام بنسبة 6.6٪ مقارنة بالمحاكاة المحاكاة (الشريط الأحمر).



بالإضافة إلى ذلك ، لاحظت أنه من أجل تحسين القدرات اللغوية ، بالإضافة إلى قشرة الفص الجبهي ، فإنها تؤثر أيضًا على منطقة ويرنيك - المنطقة المسؤولة عن معالجة معلومات الكلام. هذا ، في رأيي ، أكثر واعدة لأن التحفيز الكهربائي لهذه المنطقة يؤثر على المعلمات الحاسمة للتدريب اللغوي: القدرة على حفظ الكلمات الأجنبية الجديدة وترجمتها إلى لغتهم الأصلية.

على سبيل المثال ، في عام 2008 ، أجرى علماء ألمان دراسة مزدوجة التعمية ، وهمي تسيطر فيها على تسريع تعليم لغة أجنبية خيالية باستخدام tDCS. خضع المتطوعون لواحد من ثلاثة أنواع من التحفيز: التعرض لمنطقة ويرنيك عن طريق الأنود أو الكاثود ، أو التحفيز الوهمي.

أثناء tDCS ، حفظ الموضوعات كلمات جديدة للغة غير موجودة ، ثم أجروا اختبارات كان عليهم فيها تحديد ما إذا كانت الصورة موقعة بشكل صحيح وترجمة الكلمات المكتسبة حديثًا إلى لغتهم الألمانية الأصلية. اتضح أنه بعد التحفيز الكهربائي ، ارتكب الناس أخطاء أقل في المهام وترجموا الكلمات بسرعة أكبر ، وترجموا الكلمات من لغة إلى أخرى (مقارنة بمجموعتي التحكم). فيما يلي موقع الأقطاب الكهربائية لتحفيز منطقة Wernicke:



رقم 4. موقع الأقطاب الكهربائية لتحسين الذاكرة والانتباه.لتحسين

الذاكرة والانتباه ، يقترح وضع الأنود على القشرة الأمامية الجبهية الظهرية اليسرى ، والكاثود على الكتف الأيمن. ومع ذلك ، ألاحظ ذلك على الفور ، وفقا لبالنسبة لبعض الباحثين ، يكون موقع الكاثود على الكتف أقل فاعلية من تاج الرأس أو الحاجب. لقد كتبت عن هذا أعلاه.



تم تخصيص ما لا يقل عن 8 مقالات علمية لتحسين الذاكرة بمساعدة التحفيز الكهربائي . حوالي نصف الدراسات كانت عبارة عن ستائر مزدوجة ذات تحكم وهمي ، والثانية كانت ستائر "مفردة مزدوجة". اتضح أن هذا هو اسم التجارب التي يتم فيها "التعمية" في الأشخاص ، وكذلك في أولئك الذين يقيمون البيانات ؛ ومع ذلك ، ليس لأولئك الذين يطبقون الأقطاب الكهربائية. في رأيي ، في هذه الحالة لا يلعب هذا دورًا كبيرًا ، حيث أن الأشخاص أثناء الدراسة لا يتفاعلون مع المجربين ، ولكنهم يقومون بمهام أمام شاشة الكمبيوتر.

تظهر الدراسات أن tDCS يؤثر على الذاكرة العاملة - القدرة على "تذكر" قطع صغيرة من المعلومات اللازمة للأنشطة اللحظية. غالبًا ما يتم تقييم ذاكرة العمل باستخدام اختبار "n-back" - وهي مهمة تظهر فيها صور مختلفة على الشاشة بالتتابع ، ومن الضروري تحديد ما إذا كانت الصورة هي نفسها مواضع "n" للخلف. هناك العديد من الاختلافات في هذا الاختبار حيث تحتاج إلى تذكر صورة كانت 1 أو 2 أو 3 أو 4 مواضع للخلف.

تستخدم معظم دراسات التحفيز الكهربائي مهمة 2-back. أظهر التحليل التلوي لـ 8 دراسات أن tDCS يزيد من سرعة إعطاء المتطوعين إجابة في مثل هذه المهمة ، لكنه لا يغير دقة الإجابات. ومع ذلك ، إذا كنت تستخدم اختبارات أكثر تعقيدًا ، على سبيل المثال ، " 3-back task"أو" مهمة 4-back "، لا يزيد tDCS من سرعة المهمة فحسب ، بل يقلل أيضًا من عدد الأخطاء.

هناك أدلة على أن التعرض لقشرة الفص الجبهي الأيسر يمكن أن يحسن التركيز أيضًا . وقد أظهرت الدراسات العسكرية الأمريكية أن tDCS في هذه المنطقة يساعد في الحفاظ على الأداء في ظروف النقص المزمن في النوم. تم تقسيم موظفي القاعدة العسكرية الذين لم ينموا لمدة 30 ساعة متتالية إلى 3 مجموعات. في أهل المجموعة الأولى ، تم إجراء التحفيز الكهربائي ، في الثانية - تم تقليدهم ، وفي المجموعة الثالثة - تم تقليدهم وسمح لهم بشرب القهوة.

اتضح أن التحفيز لمدة نصف ساعة ساعد على زيادة الإنتاجية أفضل مرتين من الكافيين ، واستمر التأثير 3 مرات أطول. بعد 4 ساعات ، أكمل أولئك الذين تلقوا التحفيز الكهربائي بشكل صحيح 60 ٪ من المهام ، في حين أن الأشخاص الذين شربوا القهوة - 30 ٪ فقط. ذاتيًا ، كان الأشخاص الذين لديهم tDCS أقل تعبًا ونعاسًا وكانوا أكثر نشاطًا.

ومع ذلك ، على الرغم من النتائج المشجعة للبحث العلمي ، يشعر العلماء بالقلقتتعلق بالاستخدام المستقل لـ tDCS. أولاً ، هناك خطر من عدم قيام الشخص بوضع الأقطاب بشكل صحيح ، وهو أمر محفوف بتدهور الوظيفة الإدراكية بدلاً من تحسينها. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خطر من أن يقوم بإجراء tDCS لفترة أطول من الـ 20 دقيقة المحددة ، وهو أمر غير مرغوب فيه أيضًا. حسنًا ، في أي دراسة علمية ، لا يقضي tDCS أكثر من أسبوعين على التوالي. لذلك ، ليس لدى الخبراء أي فكرة عما سيحدث إذا بدأ شخص ما في التأثير على الدماغ بالكهرباء كل يوم لعدة سنوات.

ومع ذلك ، كانت الشركات المصنعة التجارية تنتج أجهزة محمولة للاستخدام الشخصي لمدة 5 سنوات تقريبًا. من المثير للاهتمام أن الكثيرين يختارون منطقة واحدة فقط ويصنعون جهازًا بترتيب ثابت من الأقطاب الكهربائية. على سبيل المثال ، كانت هذه هي النسخة الأولى من foc.usبالنسبة للاعبين - تم تثبيت الأقطاب الكهربائية على الجبهة ، وبدء تشغيل thync - اختار الموقع على المعبد الصحيح. تمتلك الأجهزة التي تتيح وضع أقطاب كهربائية على أي منطقة تقريبًا من الرأس وتثبيتها بضمادة مجموعة أكبر بكثير من الاحتمالات. على سبيل المثال ، " Thebrainstimulator " و " PriorMind " و " Brainstorm neurostimulator ".

هذه الأجهزة تجعل من الممكن اختبار ترتيبات القطب المختلفة للتأثيرات المعرفية المختلفة ، على الرغم من أن الخطر لا يزال في هذه الحالة أن الشخص سيخطئ ويضع الأقطاب بشكل غير صحيح.

Source: https://habr.com/ru/post/ar396507/