Biohacking cerebral: onde colocar os eletrodos para se tornarem mais inteligentes?

Agora, mais e mais estudos sobre tDCS - estimulação transcraniana por corrente contínua - estão chamando a atenção da atenção do público. Um número bastante grande de artigos científicos nos últimos anos demonstrou que a tDCS pode melhorar a capacidade cognitiva não apenas no tratamento de doenças, mas também em pessoas completamente saudáveis. Entre eles estão a reação, atenção, memória e aprendizado de línguas estrangeiras. Os sucessos da pesquisa científica atraíram a atenção da comunidade de bricolage, que colocou a tecnologia em serviço e começou a aplicar ativamente o tDCS em si .

No entanto, o ponto chave para a realização de estimulação elétrica é a escolha correta dos locais para conectar os eletrodos à cabeça. De fato, a estimulação de várias áreas do cérebro leva a efeitos cognitivos fundamentalmente diferentes - dependendo das funções dessas áreas. Portanto, decidi procurar artigos científicos e descobrir quais estímulos de zonas realmente levam a melhorias cognitivas tangíveis e que armadilhas podem estar aqui.



O TDCS - estimulação transcraniana por corrente contínua - funciona da seguinte maneira. Dois eletrodos são conectados a certas áreas da cabeça - um ânodo carregado positivamente e um cátodo carregado negativamente. O ânodo atua de maneira emocionante nos neurônios corticais, reduzindo a diferença de potencial em suas membranas. Na escala do cérebro, esse efeito leva a um aumento local da atividade da zona sobre a qual está localizado. No entanto, agora estão surgindo estudos demonstrando que a tDCS é mais difundida e afeta algumas outras áreas do cérebro que estão funcionalmente relacionadas à região estimulada. No caso do cátodo, a excitabilidade dos neurônios, pelo contrário, diminui.

Até o momento, vários milhares de estudos científicos sobre tDCS já foram realizados, entre os quais cerca de 500-600 em voluntários saudáveis. Os parâmetros de estimulação neles são muito semelhantes, uma corrente constante de 1-2 miliamperes é aplicada por 20 a 30 minutos por dia, de 1 a 10 dias seguidos. No entanto, no que diz respeito às áreas do cérebro afetadas, há uma variedade muito ampla de opções nas quais você se perde. Portanto, a tarefa era encontrar áreas do cérebro cuja estimulação elétrica levaria a melhorias cognitivas confiáveis, repetidas em vários estudos científicos.

Para começar, eu decidi comentar em várias áreas do eletrodo, o mais popular entre os representantes da comunidade de bricolage. Como base, tomei as zonas preparadas pela startup russa Brainstorm .

Número 1. Localização dos eletrodos DARPA - para melhorar a resposta e a concentração



Ao colocar os eletrodos DARPA, um ânodo (eletrodo excitante) é aplicado na têmpora direita e um catodo (eletrodo inibidor) no ombro esquerdo. A estimulação elétrica dessa área foi conduzida pela agência de defesa norte-americana DARPA, a fim de acelerar o treinamento militar antes de ser enviada para pontos quentes. Os cientistas falaram pela primeira vez sobre seus resultados em 2008 na conferência do fórum da comunidade Operational neurocience - Intelligence, onde eles deram um salto, mostrando que o tDCS acelerou o treinamento de voluntários em 2,1 vezes! E depois de 4 anos saiuartigo científico com uma descrição detalhada dos resultados de suas pesquisas.



O experimento foi conduzido em 96 voluntários saudáveis, treinados no simulador de vídeo "DARWARS Ambush!" Este é um jogo projetado especificamente para o treinamento de soldados americanos e requer uma alta concentração de atenção e reação. Os participantes percorrem paisagens virtuais e descobrem o perigo entre casas em ruínas e carros abandonados, e também procuram dispositivos explosivos e combatentes inimigos. Durante o treinamento, algumas pessoas foram submetidas a estímulos com corrente baixa e, em pessoas que receberam placebo, os grupos tDCS foram imitados, de modo que não tinham dúvidas de que também foram submetidos a estimulação.

Os resultados do experimento foram impressionantes: o tDCS reduziu o tempo de treinamento necessário para um iniciante se tornar um profissional em 2,1 vezes (este é simplesmente um efeito enorme comparado às influências biológicas convencionais). E, importante, as pessoas que concluíram o tDCS perderam habilidades muito mais lentamente em comparação com o grupo de controle.

Curiosamente, para selecionar uma zona para estimulação, os cientistas estudaram os padrões de ativação cerebral em iniciantes e profissionais usando ressonância magnética funcional. Aconteceu que, durante a tarefa, os iniciantes são excitados por várias partes do cérebro, enquanto os profissionais ativam uma área estritamente definida na região do templo direito. Foi nessa área que os cientistas decidiram colocar um ânodo "estimulante".



Então, o pessoal militar dos EUA começou a usar o tDCS para melhorar o treinamento de pilotos em simulações de vídeo. Em 2011, na reunião anual da Society for Neuroscience, eles disseram que foram capazes de alcançar um aumento de duas vezes na velocidade de aquisição de novas habilidades. E, importante, o efeito do tDCS persistiu por um longo tempo após o término do procedimento.

É importante notar que as sensações do tDCS são bastante neutras e não são acompanhadas por uma sensação de aceleração ou euforia. Um dos voluntários disse que "sentiu cócegas e uma leve sensação de queimação no local de fixação dos eletrodos". E após as primeiras sessões de tDCS, você às vezes até sente uma tontura leve ou uma sensação de cansaço.



Posteriormente, vários outros estudos foram realizados sobre estimulação elétrica da região temporal direita, confirmando o efeito da tDCS na aprendizagem. Por exemplo, os resultados foram repetidos em um estudo duplo-cego, controlado por placebo (antes disso, os estudos eram ocultos). Além disso, foi demonstrado independentemente que o efeito de uma única sessão do tDCS persiste por pelo menos mais um dia.

Toda uma gama de científica pesquisademonstra que a tDCS também afeta outra função cognitiva - controle inibitório. A inibição comportamental é crucial para a implementação eficaz de tarefas, pois permite controlar e suprimir impulsos que interferem na tarefa atual. Por exemplo, se você estiver participando de um jantar, mesmo com muita fome, ainda poderá comer devagar e até parar se alguém se voltar para você (ou o sabor da comida lhe parecer estranho).

Em todos esses estudos, a estimulação elétrica melhorou o controle cognitivo, que aparentemente pode ter um efeito positivo no aprendizado, permitindo que você não se distraia da tarefa principal por estímulos estranhos.

Assim, a localização dos eletrodos DARPA é cientificamente confirmada para acelerar o aprendizado, a reação e o controle inibitório, no entanto, tenho um ponto sobre a localização do cátodo. Propõe-se que seja aplicado no ombro esquerdo para que não tenha efeito inativador no tecido nervoso. No entanto, entre os pesquisadores, existe uma opinião de que, para esses fins, é mais eficiente colocar o cátodo na coroa da cabeça, bochecha ou região acima do olho, que também são consideradas zonas "inativas".

Número 2. A localização dos eletrodos para melhorar a aprendizagem motora A

localização dos eletrodos para melhorar a aprendizagem motora é diferente no caso de uma mão direita e esquerda ativa.



Para pessoas destras, o ânodo está localizado acima do córtex motor esquerdo, e o cátodo está localizado na região superciliar direita.



Para pessoas canhotas, a localização dos eletrodos é oposta ao espelho: o ânodo está localizado acima do córtex motor direito e o cátodo está localizado na região superciliar esquerda.

Melhorar o aprendizado motor é sem dúvida o líder no número de estudos tDCS. Isso se deve ao fato de esse efeito ser usado ativamente na medicina, por exemplo, ao se recuperar de um derrame e melhorar a atividade motora na velhice. Mas mesmo as pessoas saudáveis têm sido realizadas por pelo menos 7 duplo-cego, controlado por placebo estudo , no qual ETCC melhorou a aprendizagem motora adultos voluntários . Em todos os artigos, o efeito foi no córtex motor.

Na maioria dos estudos, a estimulação elétrica foi usada para melhorar as habilidades motoras finas. Na vida cotidiana, essa é a capacidade de digitar texto com rapidez e precisão no teclado, controlar o mouse, tocar piano e, em princípio, "truques". E em pesquisas científicas são utilizados testes nos quais você precisa responder rapidamente ao que está acontecendo na tela usando movimentos precisos dos dedos. Por exemplo, quando um sinal aparece em um local específico no monitor, você precisa pressionar a tecla correspondente no teclado. Ou, alterando a força de pressionar o sensor, você precisa mover o cursor na tela e cair no "portão" (tarefa "SVIPT").



Se durante essas tarefas o tDCS for realizado , a velocidade de execução aumenta significativamente e o número de erros é reduzido em comparação com o grupo placebo.

A estimulação elétrica pode melhorar outras habilidades motoras, por exemplo, adaptação sensório-motora. Essa é a capacidade de corrigir movimentos de acordo com os sinais visuais ou táteis recebidos, por exemplo, enquanto dirige um carro ou quando realiza simulações no futebol e no basquete. O critério de adaptação sensório-motora na neurobiologia é o efeito da “escada rolante quebrada”. Primeiro, uma pessoa entra em uma escada rolante em movimento e depois - em uma parada. E se ele tropeça ao mesmo tempo, sua adaptação sensório-motora está no nível normal. Curiosamente, o uso do tDCS levou ao fato de que o efeito "tropeço" se tornou mais pronunciado, o que indica maior adaptação.

Assim, a estimulação elétrica pode melhorar simultaneamente várias funções motoras; a única coisa que quero observar é que o efeito de uma sessão do tDCS pode ser estatisticamente significativo, mas ao mesmo tempo fraco. No entanto, ao usar a estimulação elétrica por pelo menos 3-5 dias seguidos, o resultado se torna muito mais pronunciado. O diagrama abaixo mostra a dinâmica do treinamento na tarefa motora fina, mostrando que a diferença entre a estimulação e o controle do placebo aumenta com o tempo e se torna mais perceptível no quinto dia de treinamento. A propósito, neste estudo, o efeito da estimulação elétrica também foi duradouro, durando 3 meses.



Número 3. Localização dos eletrodos para melhorar o aprendizado de línguas estrangeiras

Para melhorar a capacidade de falar línguas estrangeiras, recomenda-se que o eletrodo excitante (ânodo) seja colocado acima do córtex pré-frontal esquerdo e o eletrodo inibidor (cátodo) - na região supra-orbital direita. Esse arranjo de eletrodos foi utilizado em pelo menos 4 estudos em voluntários saudáveis . É verdade que em todos esses artigos eles analisaram apenas um número limitado de parâmetros lingüísticos: fluência da fala e pensamento lingüístico associativo.



Para avaliar a fluência da fala, usamos tarefas nas quais precisamos lembrar o maior número possível de palavras, começando com uma letra ou pertencendo a uma determinada categoria (por exemplo, “frutas”). E para avaliar o pensamento criativo da linguagem, usamos um teste no qual são dadas três palavras (por exemplo, "infantil" - "escanear" - "enxaguar") e você precisa criar outra palavra o mais rápido possível que as combine (por exemplo, "cérebro") . A estimulação elétrica melhorou todos esses indicadores, mas o efeito foi bastante moderado. Por exemplo, o gráfico abaixo (retirado de um estudo de 2012) mostra que o tDCS aumentou a fluência da fala em 6,6% em comparação com a estimulação simulada (barra vermelha).



Além disso, notei que, para melhorar as habilidades linguísticas, além do córtex pré-frontal, elas também afetam a zona de Wernicke - a área responsável pelo processamento de informações da fala. Isso, na minha opinião, é ainda mais promissor, pois a estimulação elétrica dessa zona afeta os parâmetros críticos para o treinamento de idiomas: a capacidade de memorizar novas palavras estrangeiras e traduzi-las para o idioma nativo.

Por exemplo, em 2008, cientistas alemães conduziram um estudo duplo-cego, controlado por placebo, no qual aceleraram o ensino de uma língua estrangeira fictícia usando o tDCS. Os voluntários foram submetidos a um dos três tipos de estimulação: exposição à região de Wernicke pelo ânodo ou cátodo ou estimulação com placebo.

Durante o tDCS, os sujeitos memorizaram novas palavras de um idioma inexistente e, em seguida, realizaram testes nos quais tinham que determinar se a imagem estava assinada corretamente e também traduzir as palavras recém-aprendidas para o alemão nativo. Verificou-se que após a estimulação elétrica, as pessoas cometiam muito menos erros nas tarefas e traduziam palavras mais rapidamente, traduziam palavras de um idioma para outro (em comparação com os dois grupos de controle). Abaixo está a localização dos eletrodos para estimular a zona de Wernicke:



Número 4. Localização dos eletrodos para melhorar a memória e a atenção.Para

melhorar a memória e a atenção, propõe-se colocar o ânodo no córtex pré-frontal dorsolateral esquerdo e o catodo no ombro direito. No entanto, noto imediatamente que, de acordo compara alguns pesquisadores, a localização do cátodo no ombro é menos eficaz do que na coroa da cabeça ou sobrancelha. Eu escrevi sobre isso acima.



Pelo menos 8 artigos científicos foram dedicados a melhorar a memória com a ajuda da estimulação elétrica . Cerca de metade dos estudos eram blinds duplos controlados por placebo, e o segundo eram blinds "single-double". Acontece que esse é o nome de experimentos em que "cegamento" é realizado em indivíduos, bem como naqueles que avaliam dados; no entanto, não para quem aplica eletrodos. Na minha opinião, neste caso, isso não desempenha um grande papel, pois os sujeitos durante o estudo não interagem com os pesquisadores, mas realizam tarefas em frente ao monitor do computador.

Estudos mostram que o tDCS afeta a memória de trabalho - a capacidade de "lembrar" pequenas informações necessárias para atividades momentâneas. A memória de trabalho é avaliada com mais frequência usando o teste “n-back” - uma tarefa na qual diferentes imagens aparecem na tela em sucessão e é necessário determinar se a imagem é a mesma que a posição “n” de volta. Existem várias variações deste teste em que é necessário lembrar uma imagem com 1, 2, 3 ou 4 posições atrás.

A maioria dos estudos de estimulação elétrica usa a tarefa de 2 costas. Uma meta-análise de 8 estudos mostrou que o tDCS aumenta a velocidade com que os voluntários respondem a essa tarefa, mas não altera a precisão das respostas. No entanto, se você usar testes mais complexos, por exemplo, “ tarefa de 3 costas”Ou“ Tarefa de 4 costas ”, o tDCS não apenas aumenta a velocidade da tarefa, mas também reduz o número de erros.

Há evidências de que a exposição ao córtex pré-frontal esquerdo também pode melhorar a concentração . E estudos militares dos EUA mostraram que o tDCS nessa zona ajuda a manter o desempenho em condições de falta crônica de sono. Os funcionários da base militar que não dormiram por 30 horas seguidas foram divididos em 3 grupos. Nas pessoas do primeiro grupo, foi realizada estimulação elétrica, no segundo - foram imitados e no terceiro - foram imitados e autorizados a tomar café.

A estimulação de meia hora ajudou a aumentar a produtividade duas vezes melhor que a cafeína, e o efeito durou três vezes mais. Após 4 horas, aqueles que receberam estimulação elétrica completaram corretamente 60% das tarefas, enquanto as pessoas que bebiam café - apenas 30%. Subjetivamente, as pessoas que tinham ETCC se sentiam menos cansadas e sonolentas e com mais energia.

No entanto, apesar dos resultados encorajadores da pesquisa científica, os cientistas estão preocupadosrelacionam-se ao uso independente do tDCS. Em primeiro lugar, existe o perigo de uma pessoa não posicionar corretamente os eletrodos, o que é repleto de deterioração da função cognitiva, em vez de melhorá-la. Além disso, existe o risco de que ele conduza o tDCS por mais tempo do que os 20 minutos prescritos, o que também é indesejável. Bem, em nenhum estudo científico o tDCS passa mais de 2 semanas seguidas. Portanto, os especialistas não têm idéia do que acontecerá se alguém começar a afetar o cérebro com eletricidade todos os dias por vários anos.

No entanto, os fabricantes comerciais produzem dispositivos portáteis para uso pessoal há cerca de 5 anos. É interessante que muitos escolhem apenas uma zona e fabricem um dispositivo com um arranjo fixo de eletrodos. Por exemplo, esta foi a primeira versão do foc.uspara os jogadores - os eletrodos foram fixados na testa e a inicialização thync - escolheu o local na têmpora direita. Uma gama muito maior de possibilidades é possuída por dispositivos que permitem que os eletrodos sejam colocados em quase qualquer área da cabeça e fixados com um curativo. Por exemplo, "O estimulador de braços ", " PriorMind ", " Brainstorm neuroestimulador ".

Tais dispositivos possibilitam testar diferentes arranjos de eletrodos quanto a vários efeitos cognitivos, embora o risco permaneça de que, nesse caso, uma pessoa cometa um erro e coloque os eletrodos incorretamente.

Source: https://habr.com/ru/post/pt396507/