Biohacking cérébral: où placer les électrodes pour devenir plus intelligent?

De plus en plus d'études sur le tDCS - stimulation transcrânienne à courant continu - attirent l'attention du public. Un assez grand nombre d'articles scientifiques ces dernières années démontrent que le tDCS peut améliorer la capacité cognitive non seulement dans le traitement des maladies, mais aussi chez les personnes en parfaite santé. Parmi eux se trouvent la réaction, l'attention, la mémoire et l'apprentissage des langues étrangères. Les succès de la recherche scientifique ont attiré l'attention de la communauté du bricolage, qui a mis la technologie en service et a commencé à appliquer activement le tDCS sur elle-même .

Cependant, le point clé pour effectuer une stimulation électrique est le bon choix des endroits pour fixer les électrodes à la tête. En effet, la stimulation de différentes zones du cerveau conduit à des effets cognitifs fondamentalement différents - en fonction des fonctions de ces zones. Par conséquent, j'ai décidé de me pencher sur des articles scientifiques et de découvrir quelles zones la stimulation mène réellement à des améliorations cognitives tangibles et quels pièges peuvent être ici.



TDCS - stimulation transcrânienne par courant continu - fonctionne comme suit. Deux électrodes sont fixées à certaines zones de la tête - une anode chargée positivement et une cathode chargée négativement. L'anode agit sur les neurones corticaux de manière excitante, réduisant la différence de potentiel sur leurs membranes. A l'échelle du cerveau, un tel effet conduit à une augmentation locale de l'activité de la zone sur laquelle il se situe. Cependant, des études sont en train de voir le jour, démontrant que le tDCS est plus répandu et affecte certaines autres zones du cerveau fonctionnellement liées à la région stimulée. Dans le cas de la cathode, l'excitabilité des neurones, au contraire, diminue.

À ce jour, plusieurs milliers d'études scientifiques sur le tDCS ont déjà été menées, dont environ 500 à 600 sur des volontaires sains. Les paramètres de stimulation sont très similaires, un courant constant de 1-2 milliampères est appliqué pendant 20-30 minutes par jour, de 1 à 10 jours consécutifs. Cependant, en ce qui concerne les zones du cerveau qui sont affectées, il existe une très grande variété d'options dans lesquelles vous vous perdez au début. Par conséquent, la tâche était de trouver des zones du cerveau dont la stimulation électrique conduirait à des améliorations cognitives fiables, répétées dans plusieurs études scientifiques.

Pour commencer, j'ai décidé de commenter plusieurs zones de l' électrode, le plus populaire parmi les représentants de la communauté DIY. Comme base, j'ai pris les zones préparées par la startup russe Brainstorm .

Numéro 1. Emplacement des électrodes DARPA - pour améliorer la réponse et la concentration



Lors du placement des électrodes DARPA, une anode (électrode d'excitation) est appliquée sur la tempe droite et une cathode (électrode inhibitrice) sur l'épaule gauche. La stimulation électrique de cette zone a d'abord été réalisée par l'agence de défense américaine DARPA afin d'accélérer l'entraînement militaire avant d'être envoyée dans des points chauds. Les scientifiques ont parlé pour la première fois de leurs résultats en 2008 lors de la conférence du forum de la communauté Neuroscience opérationnelle - Intelligence, où ils ont fait sensation, montrant que le tDCS a accéléré la formation des volontaires de 2,1 fois! Et après 4 ans est sortiarticle scientifique avec une description détaillée des résultats de leurs recherches.



L'expérience a été menée sur 96 volontaires sains qui ont été formés sur le simulateur vidéo "DARWARS Ambush!" Il s'agit d'un jeu spécialement conçu pour l'entraînement des fantassins américains et qui nécessite une grande concentration d'attention et de réaction. Les participants traversent des paysages virtuels et découvrent le danger parmi les maisons délabrées et les voitures abandonnées, et recherchent également des engins explosifs et des chasseurs ennemis. Au cours de la formation, certaines personnes ont subi une stimulation à faible courant et chez les personnes sous placebo, les groupes tDCS ont été imités de sorte qu'ils n'avaient aucun doute qu'ils avaient également subi une stimulation.

Les résultats de l'expérience ont été impressionnants: le tDCS a réduit le temps de formation requis pour qu'un débutant devienne un professionnel de 2,1 fois (c'est simplement un effet énorme par rapport aux influences biologiques conventionnelles). Et, plus important encore, les personnes qui ont terminé le tDCS ont perdu leurs compétences beaucoup plus lentement que le groupe témoin.

Fait intéressant, afin de sélectionner une zone de stimulation, les scientifiques ont étudié les modèles d'activation cérébrale chez les débutants et les professionnels utilisant l'IRM fonctionnelle. Il s'est avéré que pendant le devoir, les débutants sont excités par diverses parties du cerveau, tandis que les professionnels activent une zone strictement définie dans la région du temple droit. C'est dans ce domaine que les scientifiques ont décidé de placer une anode «stimulante».



Ensuite, le personnel militaire américain a commencé à utiliser le tDCS pour améliorer la formation des pilotes sur les simulations vidéo. En 2011, lors de la réunion annuelle de la Society for Neuroscience, ils ont déclaré qu'ils étaient en mesure de multiplier par 2 la vitesse d'acquisition de nouvelles compétences. Et, chose importante, l'effet du tDCS a persisté longtemps après la fin de la procédure.

Il est important de noter que les sensations du tDCS sont assez neutres et ne s'accompagnent pas d'un sentiment d'accélération ou d'euphorie. Un des volontaires a déclaré qu'il "ressentait des chatouillements et une légère sensation de brûlure au lieu de fixation des électrodes". Et après les premières séances de tDCS, vous ressentez parfois même de légers étourdissements ou une sensation de fatigue.



Par la suite, plusieurs autres études ont été menées sur la stimulation électrique de la région temporale droite, confirmant l'effet du tDCS sur l'apprentissage. Par exemple, les résultats ont été répétés dans un essai contrôlé par placebo en double aveugle (avant cela, les études étaient en simple aveugle). De plus, il a été démontré de façon indépendante que l'effet d'une seule session tDCS persiste pendant au moins un jour de plus.

Toute une gamme de scientifiques de recherchedémontre que le tDCS affecte également une autre fonction cognitive - le contrôle inhibiteur. L'inhibition comportementale est cruciale pour la mise en œuvre efficace des tâches, car elle vous permet de contrôler et de supprimer les pulsions qui interfèrent avec la tâche en cours. Par exemple, si vous assistez à un dîner, même si vous avez très faim, vous pouvez toujours manger lentement et même vous arrêter si quelqu'un se tourne vers vous (ou le goût de la nourriture vous semble étrange).

Dans toutes ces études, la stimulation électrique a amélioré le contrôle cognitif, ce qui, apparemment, peut avoir un effet positif sur l'apprentissage, vous permettant de ne pas être distrait de la tâche principale par des stimuli étrangers.

Ainsi, l'emplacement des électrodes DARPA est scientifiquement confirmé pour accélérer l'apprentissage, la réaction et le contrôle inhibiteur, cependant, j'ai un point à propos de l'emplacement de la cathode. Il est proposé de l'appliquer sur l'épaule gauche afin qu'il n'ait pas d'effet inactivant sur le tissu nerveux. Cependant, parmi les chercheurs, il est estimé qu'à ces fins, il est plus efficace de placer la cathode sur le sommet de la tête, de la joue ou de la région au-dessus de l'œil, qui sont également considérées comme des zones «inactives».

Numéro 2. L'emplacement des électrodes pour améliorer l'apprentissage moteur L'

emplacement des électrodes pour améliorer l'apprentissage moteur est différent dans le cas des mains droites et gauches actives.



Pour les droitiers, l'anode est située au-dessus du cortex moteur gauche et la cathode est située dans la région sourcilière droite.



Pour les gauchers, l'emplacement des électrodes est opposé au miroir: l'anode est située au-dessus du cortex moteur droit et la cathode est située sur la région sourcilière gauche.

L'amélioration de l'apprentissage moteur est sans doute le leader dans le nombre d'études tDCS. Cela est dû au fait que cet effet est activement utilisé en médecine, par exemple lors de la récupération d'un accident vasculaire cérébral et pour améliorer l'activité motrice de la vieillesse. Mais même les gens en bonne santé ont eu lieu pendant au moins 7 à double insu, contrôlée par placebo étude , dans laquelle STCC amélioré l' apprentissage moteur adultes volontaires . Dans tous les articles, l'effet était sur le cortex moteur.

Dans la plupart des études, la stimulation électrique a été utilisée pour améliorer la motricité fine. Dans la vie de tous les jours, c'est la capacité de taper rapidement et avec précision du texte sur le clavier, de contrôler la souris, de jouer du piano et du «tour de passe-passe» en principe. Et dans la recherche scientifique, des tests sont utilisés dans lesquels vous devez répondre rapidement à ce qui se passe sur l'écran en utilisant des mouvements précis des doigts. Par exemple, lorsqu'un signal apparaît à un endroit spécifique du moniteur, vous devez appuyer sur la touche correspondante du clavier. Ou, en changeant la force d'appuyer sur le capteur, vous devez déplacer le curseur sur l'écran et tomber dans la "porte" (tâche "SVIPT").



Si au cours de ces tâches, le tDCS est effectué , la vitesse d'exécution augmente considérablement et le nombre d'erreurs est réduit par rapport au groupe placebo.

La stimulation électrique peut améliorer d'autres habiletés motrices, par exemple l'adaptation sensori-motrice. Il s'agit de la capacité de corriger les mouvements en fonction des signaux visuels ou tactiles entrants, par exemple, lorsque vous conduisez une voiture ou lorsque vous effectuez des feintes au football et au basket-ball. Le critère d'adaptation sensori-motrice en neurobiologie est l'effet de «l'escalator cassé». Tout d'abord, une personne monte sur un escalier mécanique en mouvement, puis - sur un arrêt. Et s'il trébuche en même temps, alors son adaptation sensori-motrice est à un niveau normal. Fait intéressant, l'utilisation du tDCS a conduit au fait que l'effet "d'achoppement" est devenu plus prononcé, ce qui indique une adaptation accrue.

Ainsi, la stimulation électrique peut simultanément améliorer plusieurs fonctions motrices différentes; la seule chose que je veux noter, c'est que l'effet d'une session tDCS peut être statistiquement significatif, mais en même temps faible. Cependant, lors de l'utilisation de la stimulation électrique pendant au moins 3 à 5 jours consécutifs, le résultat devient beaucoup plus prononcé. Le diagramme ci-dessous montre la dynamique de l'entraînement à la tâche motrice fine, montrant que la différence entre la stimulation et le contrôle placebo augmente avec le temps et devient plus visible le 5ème jour de l'entraînement. Soit dit en passant, dans cette étude, l' effet de la stimulation électrique était également durable, d'une durée de 3 mois.



Numéro 3. Emplacement des électrodes pour améliorer l'apprentissage des langues étrangères

Pour améliorer la capacité de parler des langues étrangères, il est recommandé de placer l'électrode d'excitation (anode) au-dessus du cortex préfrontal gauche et l'électrode inhibitrice (cathode) sur la région supraorbitale droite. Cet arrangement d'électrodes a été utilisé dans au moins 4 études chez des volontaires sains . Certes, dans tous ces articles, ils n'ont examiné qu'un nombre limité de paramètres linguistiques: la maîtrise de la parole et la pensée linguistique associative.



Pour évaluer la fluidité de la parole, nous avons utilisé des tâches dans lesquelles nous devons rappeler autant de mots que possible, en commençant par une lettre ou appartenant à une certaine catégorie (par exemple, «fruits»). Et pour évaluer la pensée créative du langage, nous avons utilisé un test dans lequel 3 mots sont donnés (par exemple, «enfantin» - «scan» - «rincer») et vous devez trouver dès que possible un autre mot qui les combine (par exemple, «cerveau») . La stimulation électrique a amélioré tous ces indicateurs, mais l'effet a été assez modéré. Par exemple, le graphique ci-dessous (tiré d'une étude de 2012) montre que le tDCS a augmenté la fluidité de la parole de 6,6% par rapport à la stimulation simulée (barre rouge).



De plus, j'ai remarqué que pour améliorer les capacités linguistiques, en plus du cortex préfrontal, ils affectent également la zone de Wernicke - la zone responsable du traitement des informations vocales. Ceci, à mon avis, est encore plus prometteur car la stimulation électrique de cette zone affecte les paramètres critiques pour l'apprentissage des langues: la capacité de mémoriser de nouveaux mots étrangers et de les traduire dans leur langue maternelle.

Par exemple, en 2008, des scientifiques allemands ont mené une étude en double aveugle contrôlée par placebo dans laquelle ils ont accéléré l'enseignement d'une langue étrangère fictive à l'aide du tDCS. Les volontaires ont subi l'un des 3 types de stimulation: exposition à la région de Wernicke par l'anode ou la cathode, ou stimulation placebo.

Pendant le tDCS, les sujets ont mémorisé de nouveaux mots d'une langue inexistante, puis ont effectué des tests dans lesquels ils devaient déterminer si l'image était correctement signée et traduire également les mots nouvellement appris dans leur allemand natal. Il s'est avéré qu'après une stimulation électrique, les gens faisaient beaucoup moins d'erreurs dans les tâches et traduisaient les mots plus rapidement, traduisaient les mots d'une langue à une autre (par rapport aux deux groupes témoins). Ci-dessous se trouve l'emplacement des électrodes pour stimuler la zone de Wernicke:



Numéro 4. Emplacement des électrodes pour améliorer la mémoire et l'attention.

Pour améliorer la mémoire et l'attention, il est proposé de placer l'anode sur le cortex préfrontal dorsolatéral gauche et la cathode sur l'épaule droite. Cependant, je note immédiatement que, selonpour certains chercheurs, la localisation de la cathode sur l'épaule est moins efficace que sur la couronne de la tête ou du front. J'ai écrit à ce sujet ci-dessus.



Au moins 8 articles scientifiques ont été consacrés à l'amélioration de la mémoire à l'aide de la stimulation électrique . Environ la moitié des études étaient des doubles aveugles contrôlés par placebo, et la seconde était des stores «simples doubles». Il s'avère que c'est le nom d'expériences dans lesquelles "l'aveuglement" est effectué chez des sujets, ainsi que chez ceux qui évaluent des données; cependant, pas pour ceux qui appliquent des électrodes. À mon avis, dans ce cas, cela ne joue pas un grand rôle, car les sujets de l'étude n'interagissent pas avec les expérimentateurs, mais effectuent des tâches devant l'écran d'ordinateur.

Des études montrent que le tDCS affecte la mémoire de travail - la capacité de «garder à l'esprit» les petites informations nécessaires aux activités momentanées. La mémoire de travail est le plus souvent évaluée à l'aide du test «n-back» - une tâche dans laquelle différentes images apparaissent successivement sur l'écran, et il est nécessaire de déterminer si l'image est la même que les «n» positions en arrière. Il existe différentes variantes de ce test où vous devez vous rappeler une image qui était à 1, 2, 3 ou 4 positions en arrière.

La plupart des études de stimulation électrique utilisent la tâche des 2 dos. Une méta-analyse de 8 études a montré que le tDCS augmente la vitesse à laquelle les volontaires donnent une réponse dans une telle tâche, mais ne change pas l'exactitude des réponses. Cependant, si vous utilisez des tests plus complexes, par exemple, « tâche 3-back»Ou« tâche à 4 reprises », le tDCS augmente non seulement la vitesse de la tâche, mais réduit également le nombre d'erreurs.

Il est prouvé que l'exposition au cortex préfrontal gauche peut également améliorer la concentration . Et des études militaires américaines ont montré que le tDCS dans cette zone aide à maintenir les performances dans des conditions de manque chronique de sommeil. Les employés de la base militaire qui n'ont pas dormi pendant 30 heures consécutives ont été divisés en 3 groupes. Chez les personnes du premier groupe, une stimulation électrique a été effectuée, dans le second - elles ont été imitées et dans le troisième - elles ont été imitées et autorisées à boire du café.

Il s'est avéré que la stimulation d'une demi-heure a contribué à augmenter la productivité 2 fois mieux que la caféine, et l'effet a duré 3 fois plus longtemps. Après 4 heures, ceux qui ont reçu une stimulation électrique ont correctement effectué 60% des tâches, tandis que ceux qui ont bu du café - seulement 30%. Subjectivement, les personnes atteintes de TDCS se sentaient moins fatiguées et somnolentes et étaient plus énergiques.

Cependant, malgré les résultats encourageants de la recherche scientifique, les scientifiques s'inquiètentse rapportent à l’utilisation indépendante du tDCS. Premièrement, il existe un risque qu'une personne ne positionne pas correctement les électrodes, ce qui est lourd d'une détérioration de la fonction cognitive au lieu de l'améliorer. De plus, il existe un danger qu'il conduise le tDCS plus longtemps que les 20 minutes prescrites, ce qui est également indésirable. Eh bien, dans aucune étude scientifique, le tDCS ne passe plus de 2 semaines d'affilée. Par conséquent, les experts n'ont aucune idée de ce qui se passera si quelqu'un commence à affecter le cerveau avec de l'électricité tous les jours pendant plusieurs années.

Cependant, les fabricants commerciaux produisent des appareils portables à usage personnel depuis environ 5 ans. Il est intéressant que beaucoup choisissent une seule zone et fabriquent un appareil avec une disposition fixe d'électrodes. Par exemple, ce fut la première version de foc.uspour les joueurs - les électrodes étaient fixées sur le front, et la startup thync - a choisi l'emplacement sur la tempe droite. Une gamme beaucoup plus large de possibilités est offerte par les dispositifs qui permettent de placer des électrodes sur presque n'importe quelle zone de la tête et de les fixer avec un bandage. Par exemple, « Thebrainstimulator », « PriorMind », « Brainstorm neurostimulator ».

De tels dispositifs permettent de tester différents arrangements d'électrodes pour divers effets cognitifs, bien que le risque demeure que dans ce cas une personne commette une erreur et place les électrodes de manière incorrecte.

Source: https://habr.com/ru/post/fr396507/