Kas aju võimsust on võimalik elektrilöökide abil suurendada?

2010. aasta suvel tegi Ryan Clark võimlemistunni ajal hüppeliigese. Õnnetuse ebamugavused olid suuremad kui valu. Ta kasutas nädala jooksul karku, kuni pahkluu paranes. Siis, kuus nädalat hiljem, taastus valu - ainult seekord oli asi palju hullem. Ryan sattus ratastooli ega suutnud kõndimise piinu kanda.

Ravimi kasutamine ja taastusravi aitasid noormehel valu tunda ning kuue nädala pärast ta paranes. Ei läinud kaua, kuni ta uuesti haiget sai, ja pärast kolmandat korda oli poisi valu talumatu. "Need olid üheksa-aastase lapse jaoks lihtsalt tavalised vigastused, " ütleb Ryani isa Vince.

Poiss ei saanud isegi pahkluu liigutada, justkui oleksid tema lihased kõvad ja valu oli nii tugev, et tal olid värisused ja spasmid. Ryanil diagnoositi lõpuks keeruline piirkondlik valusündroom - haigus, mis mõjutab ühte miljonist tema vanusest lapsest. Poisi juhtum oli keeruline, kuna valuvaigistid ei avaldanud mingit mõju.

Vince Clark, kes juhib New Mehhiko ülikooli psühholoogia ja neuroteaduse keskust Albuquerque'is, hakkas poisi juhtumi vastu huvi tundma ja arvas, et ta võiks teda aidata läbi viidud uurimismeetoditega. Nimetatud transkraniaalse alalisvoolu stimulatsiooniks (TDCS) hõlmab see peale valguse ja suunavate elektrivoolude rakendamist.

TDCS kuulub tehnikate rühma, mida tuntakse kui "mitteinvasiivset aju stimulatsiooni", kuna need ei hõlma operatsiooni. TDCS eksisteerib eksperimentaalselt ja 2010. aastal osutus see kasulikuks valu leevendamiseks, tuues tuhandetele inimestele lootust ravile. Kuid lisaks valudele näib, et pea löökide kasutamine stimuleerib aju, parandades tervete inimeste mälu ja tähelepanu.

Ja kes näitas üles huvi, oli USA kaitseministeerium (DoD), kes küsis, kas sellest võiks kasu olla USA sõjaväele. Selleks ajaks, kui Ryan haigestus, viis Clark uuringud DoD-le raha saamiseks ja tulemused tõmbasid sõjaväe tähelepanu kohe.

Aju šoki lugu

TDCSi põhikontseptsioon, mis kasutab aju huvipakkuva piirkonna stimuleerimiseks alalisvoolu, on kehtinud juba üle 100 aasta. Isegi enne 19. sajandit oli mitmeid algelisi katseid, mille käigus kasutati seda tehnikat loomade ja inimestega tehtud katsete kaudu.

Nende esialgsete uuringute tõttu viidi tehnika meditsiini valdkonda. 1803. aastal alustas Aldini uuringut, milles ta väitis, et näitas, et alalisvoolu stimuleerimise tehnika võib parandada melanhoolsete patsientide meeleolu, sealhulgas väitis, et ta ravis 27-aastast depressioonis talunikku, kasutades ainuüksi elektrilist stimulatsiooni.

Aldini elektrikatsed olid pika ja kuulsa episoodi algus psühhiaatria ajaloos. Šokiteraapiat (elektrokonvulsioonravi), mis nõudis krambihoogude esilekutsumiseks piisavalt tugevat voolu, kehtestati 1930. aastate lõpus. Kuid koos uute tõhusate ravimiravimite ilmnemisega, samuti avalikkuse kriitikaga elektrišoki ebainimliku kasutamise kohta psühhiaatrilistel patsientidel., ta jäi töötuks. Ehkki tehnikat üldiselt ei taunitud, uurisid neuroteadlased selle mõju loomadele.

1960ndatel avastasid teadlased, et tDCS, mille voolud on kuni 1000 korda vähem võimsad kui elektrikonvulsioonravis kasutatavad, võib mõjutada ajurakke ja aidata raske depressiooni korral. Kuid ravimid nägid psühhiaatrilise ravina siiski paljutõotavamad ja nii kaotati tDCS - jällegi.

Siis, 1980ndatel, nautis elektrišokiteraapia taassündi. Sai selgeks, et ta suudab ravida mõnda raske depressiooniga patsienti, kellele ravimid ei avaldanud mingit mõju. Samal ajal kasvas huvi tehnika järele, mida nimetatakse transkraniaalseks magnetiliseks stimulatsiooniks (TMS).

TMS-seansi läbinud patsient ei tunne ebamugavusi ja ta peab vaid seisma jääma, samal ajal kui kolju kohal olev võlukepp tekitab ajusse tungiva magnetvälja. See võib leevendada depressiooni ja on abiks ka taastusravis pärast insulti või peavigastust.

2000. aastal teatasid Michael Nitsche ja Walter Paulus Saksamaa Göttingeni ülikoolist, et tDCS võib muuta inimese reaktsiooni magnetilisele stimulatsioonile. Kui ajurakke stimuleeritakse TMS-is, siis tDCS põhjustab äkilisema ja ilmsema muutuse. Göttingeni uuringud on taastanud neuroteadlaste huvi tDCS-i vastu.

Praktilisi ja üldist huvi pakkuvaid tulemusi saadi siiski alles pärast tervete inimeste kasutamist, kes olid kaasatud ainult aju võrdluskatsetesse. Pärast seda on täheldatud, et tDCS avaldab mõju mitte ainult patsientidele, vaid ka tervetele inimestele. Esialgsed tulemused näitasid, et see tehnika parandaks õppimist ja mälu.

Tagasi sõjaväe juurde

Sel hetkel on sõjaväeliseks kasutuseks mõeldud uute tehnoloogiate väljatöötamise eest vastutav kaitseministeeriumi osakond Kaitseministeeriumi kaitsealaste teadusuuringute projektid (DARPA) avaldanud uurimistöö ettepaneku, mille nad on nimetanud kiirendatud õppeks. "

Vaatamata kõigile paljutõotavatele pingutustele ja tulemustele ei saavutata eesmärke alati ning mõnikord oli olukord vastupidine. Clark väidab, et selle põhjuseks on aju keerukus ja teadlastel on nüüd ainult tehnoloogia, mis võimaldab aju piltidel toimida. Elektrivoolu valesse kohta viskamine põhjustab teistsuguse reageeringu sellele, mida soovite saada.

Sõjalisest huvist ja DoD rahastamisest hoolimata seisavad uurimistööd silmitsi mõne probleemiga. Clarki jaoks ei ole tema uuringud põhimõtteliselt abiks sõduril ohu tuvastamisel ja sellega toimetulemisel - mis tegelikus maailmas võib hõlmata vaenlase tuvastamist ja tapmist -, vaid uurimisel, kuidas aju ohte tuvastab.

Sõjavägi ei taotle siiski sama ideaali ja eesmärk oli relvade väljatöötamine. Selleks ajaks, kui DARPA eksperimendiks tunnistati, oli Mind Research Network (MRN) keskendunud üha enam selliste tööriistade väljatöötamisele, mida sõjavägi saaks kasutada, ütles Clark.

"Mul ei ole lubatud öelda seda, mida arutati, kuid võin nimetada mõnda võimalust, " ütleb ta. "Seade, mis muudab vaenlase väed teadvuseta või muudab nad võitlemiseks liiga segaseks või kurvaks.

Samuti on relvi, mis muudavad mõtteid või uskumusi, mõjutavad otseselt otsuste tegemist või loovad ajus "tasu" tunde teie käitumise muutmise eest. Samuti on võimalik kedagi piinamise ajal teadvusel hoida. Clark oli isegi kuulnud ETCC kasutamisest snaiprikoolituse parandamiseks, mida ta aga heaks ei kiitnud.

Clark kaotas oma ametikoha 2009. aastal pärast seda, kui leiti viga DARPA juhitud projekti teadusuuringute assistentidele boonuste maksmisel. Clark ütleb, et see polnud nii tõsine, kuid kolleegidega institutsiooni suunda puudutavate vaidluste kontekstis raskendas asjaolu seda olukorda. See tõrjus teda ka järgmistest uurimistöö etappidest.

Vähesed rahastamisvõimalused

Teadur tegutseb endiselt MRN-is teadusjuhendajana, kuid töötab peamiselt ülikoolis. Seetõttu on raha napiks ja ta püüab igal viisil saada rahastamist oma uurimistöö jätkamiseks ega ole seotud sõjaväega.

Ravimiettevõtted pole huvitatud teadusuuringute eest tasumisest, kuna ETCC ei ole ravim ja mõnel juhul konkureerib ja sellel võib olla isegi suuri eeliseid. "See ei ringle kehas, nii et see ei mõjuta teisi elundeid, mida enamik ravimeid võib kahjustada, " ütleb Clark.

“See ei ole sõltuvust tekitav. Kui on probleem, saate selle mõne sekundiga keelata. See on ka odav. ” Need eelised piiravad teadlaste võimalusi kahjuks riiklikult rahastatavate organisatsioonide (mis ei kuluta palju raha ETCC teadusuuringutele), erakaitsetööstuste või sõjaväeliste ettevõtetega.

Varem on DoD rahastamine tootnud uuendusi, millel on olnud tsiviilelule tohutu mõju - mõelge paljude muude nüüd tsiviilkasutuses olevate tehnoloogiate hulgas ka GPS-ile või mürasummutavatele kõrvaklappidele. Ent ETKC ei näi olevat üks neist.

Clark kogub praegu raha, mis võimaldab tal jätkata teadusuuringuid inimeste abistamiseks - alkohoolikute ravimisel, skisofreeniahaigete hallutsinatsioonide vähendamisel ja loote alkoholisündroomiga seotud impulsiivse käitumise kontrollimisel. Ehkki uuringud ETCC-ga on odavad, on rahastamist keeruline saada.

Veel üks leid, kus tDCS näib ka toimivat, on seotud valu patsientidega, kes ei reageeri tavapärastele valuvaigistitele, näiteks kroonilistele ja kahjustatud närvidele, hästi.

Nendel juhtudel on tavaliselt eesmärgiks motoored ajukoored ja idee on vähendada valu tunnuseid, mis mõjutab just teie poega Ryanit, Clarki suurimat motivatsiooni tDCS-i uurimiseks. Arvestades akadeemilistes ajakirjades avaldatud ETCC teadusuuringute hiljutist kiiret tõusu, loodab Clark, et Riiklik Tervise Instituut (NIH) saab rahastada kontrollitud uuringuid ja paremini varustatud laboreid.

Lisaks võib juhtuda, et sõjalistest relvauuringutest saab tehnoloogiaid, mida kasutatakse tsiviilelanike vaimsete võimete parandamiseks, põhjustades revolutsiooni meie õppetöös.