Brain biohacking: di mana menempatkan elektroda untuk menjadi lebih pintar?

Sekarang semakin banyak penelitian tentang tDCS - stimulasi arus searah transkranial - yang menjadi perhatian publik. Sejumlah besar makalah ilmiah dalam beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa tDCS dapat meningkatkan kemampuan kognitif tidak hanya dalam pengobatan penyakit, tetapi juga pada orang yang benar-benar sehat. Diantaranya adalah reaksi, perhatian, ingatan dan belajar bahasa asing. Keberhasilan penelitian ilmiah telah menarik perhatian komunitas DIY, yang memanfaatkan teknologi ini dan mulai secara aktif menerapkan tDCS pada diri mereka sendiri .

Namun, titik kunci untuk melakukan stimulasi listrik adalah pilihan tempat yang tepat untuk memasang elektroda ke kepala. Memang, stimulasi berbagai area otak menyebabkan efek kognitif yang berbeda secara fundamental - tergantung pada fungsi area ini. Oleh karena itu, saya memutuskan untuk melihat artikel ilmiah dan mencari tahu zona stimulasi yang benar-benar mengarah pada peningkatan kognitif yang nyata dan perangkap apa yang bisa ada di sini.



TDCS - stimulasi transkranial oleh arus searah - bekerja sebagai berikut. Dua elektroda melekat pada area tertentu dari kepala - anoda bermuatan positif dan katoda bermuatan negatif. Anoda bekerja pada neuron kortikal dengan menggairahkan, mengurangi perbedaan potensial pada membran mereka. Pada skala otak, efek seperti itu mengarah pada peningkatan lokal dalam aktivitas zona di mana ia berada. Namun, penelitian sekarang muncul menunjukkan bahwa tDCS lebih luas dan mempengaruhi beberapa area lain dari otak yang secara fungsional terkait dengan daerah yang dirangsang. Dalam kasus katoda, rangsangan neuron, sebaliknya, menurun.

Sampai saat ini, beberapa ribu studi ilmiah tDCS telah dilakukan, di antaranya sekitar 500-600 pada sukarelawan sehat. Parameter stimulasi di dalamnya sangat mirip, arus konstan 1-2 miliampere diterapkan selama 20-30 menit sehari, dari 1 hingga 10 hari berturut-turut. Namun, berkenaan dengan area otak yang terpengaruh, ada berbagai pilihan yang sangat luas di mana pada awalnya Anda baru saja tersesat. Karena itu, tugasnya adalah menemukan area otak yang stimulasi listriknya akan mengarah pada peningkatan kognitif yang andal, diulang dalam beberapa penelitian ilmiah.

Sebagai permulaan, saya memutuskan untuk mengomentari beberapa bidang elektroda, yang paling populer di kalangan perwakilan komunitas DIY. Sebagai dasar, saya mengambil zona yang disiapkan oleh Brainstorm startup Rusia .

Nomor 1. Lokasi elektroda DARPA - untuk meningkatkan respons dan konsentrasi



Ketika menempatkan elektroda DARPA, sebuah anoda (elektroda menarik) diterapkan ke kuil kanan, dan katoda (elektroda penghambat) ke bahu kiri. Stimulasi listrik pada area ini pertama kali dilakukan oleh agen pertahanan AS DARPA untuk mempercepat pelatihan militer sebelum dikirim ke hot spot. Para ilmuwan pertama kali berbicara tentang hasil mereka pada tahun 2008 di konferensi neuroscience Operasional - Intelijen komunitas, di mana mereka membuat percikan, menunjukkan bahwa tDCS mempercepat pelatihan sukarelawan sebanyak 2,1 kali! Dan setelah 4 tahun keluarartikel ilmiah dengan penjelasan rinci tentang hasil penelitian mereka.



Percobaan ini dilakukan pada 96 sukarelawan sehat yang dilatih pada simulator video "Ambar DARWAR!" Ini adalah permainan yang dirancang khusus untuk melatih prajurit Amerika dan membutuhkan perhatian dan reaksi konsentrasi tinggi. Peserta berjalan melalui lanskap virtual dan menemukan bahaya di antara rumah-rumah bobrok dan mobil yang ditinggalkan, dan juga mencari perangkat peledak dan pejuang musuh. Selama pelatihan, beberapa orang menjalani stimulasi dengan arus yang rendah, dan pada orang-orang dari plasebo, kelompok tDCS ditiru sehingga mereka tidak ragu bahwa mereka juga menjalani stimulasi.

Hasil percobaan sangat mengesankan: tDCS mengurangi waktu pelatihan yang diperlukan bagi seorang pemula untuk menjadi seorang profesional sebanyak 2,1 kali (ini hanyalah efek yang sangat besar dibandingkan dengan pengaruh biologis konvensional). Dan, yang penting, orang yang menyelesaikan tDCS kehilangan keterampilan jauh lebih lambat dibandingkan dengan kelompok kontrol.

Menariknya, untuk memilih zona stimulasi, para ilmuwan mempelajari pola aktivasi otak pada pemula dan profesional menggunakan MRI fungsional. Ternyata selama penugasan, pemula sangat senang dengan berbagai bagian otak, sementara para profesional mengaktifkan area yang ditentukan secara ketat di wilayah candi yang tepat. Di daerah inilah para ilmuwan memutuskan untuk menempatkan anoda "yang merangsang".



Kemudian, personel militer AS mulai menggunakan tDCS untuk meningkatkan pelatihan pilot tentang simulasi video. Pada 2011, pada pertemuan tahunan Society for Neuroscience, mereka mengatakan bahwa mereka dapat mencapai peningkatan 2 kali lipat dalam kecepatan memperoleh keterampilan baru. Dan, yang terpenting, efek tDCS bertahan lama setelah penghentian prosedur.

Penting untuk dicatat bahwa sensasi dari tDCS cukup netral dan tidak disertai dengan rasa akselerasi atau euforia. Salah satu sukarelawan mengatakan bahwa dia "merasa geli dan sensasi terbakar sedikit di tempat keterikatan elektroda." Dan setelah sesi tDCS pertama, Anda kadang-kadang bahkan mengalami sedikit pusing atau perasaan lelah.



Selanjutnya, beberapa penelitian lebih lanjut dilakukan pada stimulasi listrik dari wilayah temporal yang tepat, mengkonfirmasikan efek tDCS pada pembelajaran. Sebagai contoh, hasilnya diulang dalam uji coba double-blind, terkontrol plasebo (sebelum ini, penelitian ini dilakukan dengan single-blind). Selain itu, secara independen ditunjukkan bahwa efek dari sesi tDCS tunggal bertahan selama setidaknya satu hari lagi.

Seluruh jajaran ilmiah penelitianmenunjukkan bahwa tDCS juga mempengaruhi fungsi kognitif lain - kontrol penghambatan. Penghambatan perilaku sangat penting untuk pelaksanaan tugas yang efektif, karena memungkinkan Anda untuk mengontrol dan menekan dorongan yang mengganggu tugas saat ini. Misalnya, jika Anda menghadiri pesta makan malam, bahkan jika Anda sangat lapar, Anda masih bisa makan dengan lambat dan bahkan berhenti jika seseorang menoleh ke Anda (atau rasa makanannya terasa aneh bagi Anda).

Dalam semua studi ini, stimulasi listrik meningkatkan kontrol kognitif, yang, tampaknya, dapat memiliki efek positif pada pembelajaran, memungkinkan Anda untuk tidak terganggu dari tugas utama oleh rangsangan asing.

Dengan demikian, lokasi elektroda DARPA dikonfirmasi secara ilmiah untuk mempercepat pembelajaran, reaksi dan kontrol penghambatan, namun, saya punya satu poin tentang lokasi katoda. Diusulkan untuk diterapkan ke bahu kiri sehingga tidak memiliki efek inaktif pada jaringan saraf. Namun, di antara para peneliti ada pendapat bahwa untuk keperluan ini lebih efisien untuk menempatkan katoda di mahkota kepala, pipi atau daerah di atas mata, yang juga dianggap sebagai zona "tidak aktif".

Nomor 2. Lokasi elektroda untuk meningkatkan pembelajaran motorik

Lokasi elektroda untuk meningkatkan pembelajaran motorik berbeda dalam hal tangan kanan dan kiri yang aktif.



Untuk orang yang tidak kidal, anoda terletak di atas korteks motorik kiri, dan katoda terletak di wilayah superkuat kanan.



Untuk orang-orang kidal, lokasi elektroda berlawanan dengan cermin: anoda terletak di atas korteks motorik kanan, dan katoda terletak di daerah superciliary kiri.

Meningkatkan pembelajaran motorik bisa dibilang pemimpin dalam jumlah studi tDCS. Ini disebabkan oleh fakta bahwa efek ini secara aktif digunakan dalam pengobatan, misalnya, ketika pulih dari stroke dan meningkatkan aktivitas motorik di usia tua. Tetapi bahkan orang sehat telah diselenggarakan untuk setidaknya 7 double-blind, terkontrol plasebo studi , di mana tDCS ditingkatkan belajar motorik dewasa relawan . Dalam semua artikel, efeknya ada pada korteks motorik.

Dalam kebanyakan studi, stimulasi listrik digunakan untuk meningkatkan keterampilan motorik halus. Dalam kehidupan sehari-hari, ini adalah kemampuan mengetik teks pada keyboard dengan cepat dan akurat, mengontrol mouse, memainkan piano, dan "sulap tangan" pada prinsipnya. Dan dalam tes penelitian ilmiah digunakan di mana Anda harus cepat menanggapi apa yang terjadi di layar menggunakan gerakan jari yang tepat. Misalnya, ketika sinyal muncul di tempat tertentu pada monitor, Anda perlu menekan tombol yang sesuai pada keyboard. Atau, mengubah kekuatan menekan sensor, Anda perlu memindahkan kursor di layar dan jatuh ke "gerbang" (tugas "SVIPT").



Jika selama tugas tersebut dilakukan tDCS , kecepatan eksekusi meningkat secara signifikan, dan jumlah kesalahan berkurang dibandingkan dengan kelompok plasebo.

Stimulasi listrik dapat meningkatkan keterampilan motorik lainnya, misalnya, adaptasi motorik sensorik. Ini adalah kemampuan untuk memperbaiki gerakan sesuai dengan sinyal visual atau taktil yang masuk, misalnya, saat mengendarai mobil atau ketika melakukan tipuan dalam sepakbola dan bola basket. Kriteria adaptasi motorik sensorik dalam neurobiologi adalah efek dari "eskalator yang rusak". Pertama, seseorang menaiki eskalator yang bergerak, dan kemudian - berhenti. Dan jika dia tersandung pada saat yang sama, maka adaptasi sensorik-motornya berada pada tingkat normal. Menariknya, penggunaan tDCS mengarah pada fakta bahwa efek "sandungan" menjadi lebih jelas, yang menunjukkan peningkatan adaptasi.

Dengan demikian, stimulasi listrik secara bersamaan dapat meningkatkan beberapa fungsi motorik yang berbeda; satu-satunya hal yang ingin saya perhatikan adalah bahwa efek dari satu sesi tDCS dapat signifikan secara statistik, tetapi pada saat yang sama lemah. Namun, ketika menggunakan stimulasi listrik selama setidaknya 3-5 hari berturut-turut, hasilnya menjadi lebih jelas. Diagram di bawah ini menunjukkan dinamika pelatihan dalam tugas motorik halus, menunjukkan bahwa perbedaan antara stimulasi dan kontrol plasebo meningkat seiring waktu dan menjadi paling terlihat pada hari ke-5 pelatihan. Ngomong-ngomong, dalam penelitian ini , efek stimulasi listrik juga berlangsung, berlangsung selama 3 bulan.



Nomor 3. Lokasi elektroda untuk meningkatkan pembelajaran bahasa asing

Untuk meningkatkan kemampuan berbicara bahasa asing, direkomendasikan bahwa elektroda menarik (anoda) ditempatkan di atas korteks prefrontal kiri, dan elektroda penghambat (katoda) - di daerah supraorbital kanan. Susunan elektroda ini telah digunakan dalam setidaknya 4 studi pada sukarelawan sehat . Benar, dalam semua artikel ini mereka hanya melihat sejumlah parameter linguistik: kelancaran bicara dan pemikiran linguistik asosiatif.



Untuk menilai kelancaran bicara, kami menggunakan tugas-tugas di mana kami perlu mengingat sebanyak mungkin kata, dimulai dengan surat atau milik kategori tertentu (misalnya, "buah-buahan"). Dan untuk menilai pemikiran bahasa kreatif, kami menggunakan tes di mana 3 kata diberikan (misalnya, "kekanak-kanakan" - "pemindaian" - "bilas") dan Anda perlu membuat kata lain sesegera mungkin yang menggabungkannya (misalnya, "otak") . Stimulasi listrik meningkatkan semua indikator ini, tetapi efeknya cukup moderat. Sebagai contoh, grafik di bawah ini (diambil dari studi 2012) menunjukkan bahwa tDCS meningkatkan kefasihan bicara sebesar 6,6% dibandingkan dengan stimulasi simulasi (batang merah).



Selain itu, saya perhatikan bahwa untuk meningkatkan kemampuan linguistik, selain korteks prefrontal, mereka juga memengaruhi zona Wernicke - area yang bertanggung jawab untuk memproses informasi bicara. Ini, menurut pendapat saya, bahkan lebih menjanjikan karena stimulasi listrik dari zona ini mempengaruhi parameter penting untuk pelatihan bahasa: kemampuan untuk menghafal kata-kata asing baru dan menerjemahkannya ke dalam bahasa ibu mereka.

Misalnya, pada 2008, para ilmuwan Jerman melakukan studi double-blind, terkontrol plasebo di mana mereka mempercepat pengajaran bahasa asing fiksi menggunakan tDCS. Relawan menjalani salah satu dari 3 jenis stimulasi: paparan ke wilayah Wernicke oleh anoda atau katoda, atau stimulasi plasebo.

Selama tDCS, subjek menghafal kata-kata baru dari bahasa yang tidak ada, dan kemudian melakukan tes di mana mereka harus menentukan apakah gambar ditandatangani dengan benar dan juga menerjemahkan kata-kata yang baru dipelajari ke dalam bahasa Jerman asli mereka. Ternyata setelah stimulasi listrik, orang membuat kesalahan jauh lebih sedikit dalam tugas dan menerjemahkan kata-kata lebih cepat, menerjemahkan kata-kata dari satu bahasa ke bahasa lain (dibandingkan dengan kedua kelompok kontrol). Di bawah ini adalah lokasi elektroda untuk merangsang zona Wernicke:



Nomor 4. Lokasi elektroda untuk meningkatkan memori dan perhatian.Untuk

meningkatkan memori dan perhatian, diusulkan untuk menempatkan anoda di korteks prefrontal dorsolateral kiri, dan katoda di bahu kanan. Namun, saya segera perhatikan itu, menurutbagi beberapa peneliti, lokasi katoda di bahu kurang efektif daripada di mahkota kepala atau alis. Saya menulis tentang ini di atas.



Setidaknya 8 artikel ilmiah telah dikhususkan untuk meningkatkan memori dengan bantuan stimulasi listrik . Sekitar setengah dari penelitian adalah double blind yang dikontrol plasebo, dan yang kedua adalah blind "tunggal-ganda". Ternyata ini adalah nama percobaan di mana "menyilaukan" dilakukan dalam mata pelajaran, serta pada mereka yang mengevaluasi data; Namun, tidak untuk mereka yang menggunakan elektroda. Menurut pendapat saya, dalam hal ini ini tidak memainkan peran besar, karena subjek selama penelitian tidak berinteraksi dengan para peneliti, tetapi melakukan tugas-tugas di depan monitor komputer.

Studi menunjukkan bahwa tDCS memengaruhi memori kerja - kemampuan untuk "mengingat" informasi kecil yang diperlukan untuk aktivitas sesaat. Memori kerja paling sering dievaluasi menggunakan tes "n-back" - tugas di mana gambar yang berbeda muncul di layar secara berurutan, dan perlu untuk menentukan apakah gambar sama dengan posisi "n" di belakang. Ada berbagai variasi tes ini di mana Anda perlu mengingat gambar yang posisi 1, 2, 3 atau 4 kembali.

Sebagian besar studi stimulasi listrik menggunakan tugas 2-back. Sebuah meta-analisis dari 8 studi menunjukkan bahwa tDCS meningkatkan kecepatan relawan memberikan jawaban dalam tugas seperti itu, tetapi tidak mengubah keakuratan jawaban. Namun, jika Anda menggunakan tes yang lebih kompleks, misalnya, “ tugas 3-belakang”Atau“ 4-back task ”, tDCS tidak hanya meningkatkan kecepatan tugas, tetapi juga mengurangi jumlah kesalahan.

Ada bukti bahwa paparan ke korteks prefrontal kiri juga dapat meningkatkan konsentrasi . Dan studi militer AS telah menunjukkan bahwa tDCS di zona ini membantu menjaga kinerja dalam kondisi kurang tidur kronis. Karyawan pangkalan militer yang tidak tidur selama 30 jam berturut-turut dibagi menjadi 3 kelompok. Pada orang-orang dari kelompok pertama, stimulasi listrik dilakukan, pada yang kedua - mereka ditiru, dan yang ketiga - mereka ditiru dan diizinkan untuk minum kopi.

Ternyata stimulasi setengah jam membantu meningkatkan produktivitas 2 kali lebih baik dari kafein, dan efeknya bertahan 3 kali lebih lama. Setelah 4 jam, mereka yang menerima stimulasi listrik dengan benar menyelesaikan 60% tugas, sedangkan orang yang minum kopi - hanya 30%. Subyektif, orang-orang yang memiliki tDCS merasa kurang lelah dan mengantuk dan lebih energik.

Namun, terlepas dari hasil penelitian ilmiah yang menggembirakan, para ilmuwan khawatirberhubungan dengan penggunaan tDCS secara independen. Pertama, ada bahaya bahwa seseorang tidak akan memposisikan elektroda dengan benar, yang penuh dengan kemunduran fungsi kognitif alih-alih memperbaikinya. Selain itu, ada bahaya bahwa dia akan melakukan tDCS lebih lama dari 20 menit yang ditentukan, yang juga tidak diinginkan. Nah, tidak ada penelitian ilmiah yang menghabiskan tDCS lebih dari 2 minggu berturut-turut. Karena itu, para ahli tidak tahu apa yang akan terjadi jika seseorang mulai mempengaruhi otak dengan listrik setiap hari selama beberapa tahun.

Namun, produsen komersial telah memproduksi perangkat portabel untuk penggunaan pribadi selama sekitar 5 tahun. Sangat menarik bahwa banyak yang memilih hanya satu zona dan membuat perangkat dengan pengaturan elektroda yang tetap. Sebagai contoh, ini adalah versi pertama dari foc.usuntuk gamer - elektroda dipasang di dahi, dan startup thync - memilih lokasi di pelipis kanan. Berbagai kemungkinan yang lebih luas dimiliki oleh perangkat yang memungkinkan elektroda ditempatkan di hampir semua area kepala dan diperbaiki dengan perban. Misalnya, " Otak stimulator ", " PriorMind ", " Brainstorm neurostimulator ".

Perangkat semacam itu memungkinkan untuk menguji pengaturan elektroda yang berbeda untuk berbagai efek kognitif, walaupun risikonya tetap bahwa dalam hal ini seseorang akan membuat kesalahan dan menempatkan elektroda secara tidak benar.

Source: https://habr.com/ru/post/id396507/