Sluchátka stimulující mozek mohou nakonec fungovat
Sluchátka stimulující mozek mohou nakonec fungovat
Anonim

Humbuk kolem technologie předběhl důkazy. Nyní mohou důkazy dohánět.

Z čistě vědeckého hlediska je myšlenka, že můžete změnit své fyzické limity tím, že do mozku proniknete trochou elektrického proudu, docela úžasná. Aniž byste měnili cokoli na tom, jak se vaše svaly stahují, jak těžce dýcháte nebo jak rychle vám bije srdce, můžete (teoreticky) jít dál nebo rychleji – protože elektrická stimulace aplikovaná přesně na správnou část mozku dělá všechno. cítit se snadněji. Je to docela ohromující ilustrace role mozku při stanovování fyzických limitů.

V praxi jsou vody trochu kalnější. Měli bychom opravdu slavit příchod nové éry mozkového dopingu, ve které si každý, kdo aspiruje na nejvyšší stupínek, musí rozdrátovat lebku? O technice zvané transkraniální stejnosměrná stimulace mozku jsem v posledních letech psal hodně (naposledy zde) a tajně se mi ulevilo, že ačkoliv se zdá, že funguje ve vysoce kontrolovaném prostředí laboratoře, došlo k málo nebo žádné přesvědčivé důkazy o tom, že komerčně dostupná zařízení, jako je to, které vyrábí Halo Neuroscience, dělají totéž.

K lepšímu i horšímu, možná se to změní. Minulý měsíc byly zveřejněny dvě nové studie, které zjistily významná zlepšení atletického výkonu – jeden běh, druhý jízda na kole – pomocí sluchátek Halo na stimulaci mozku. Obě studie jsou malé a obě ponechávají některé otázky nezodpovězené. Ale jak se mozková stimulace posouvá směrem k hlavnímu proudu, stojí za to podívat se na nová zjištění.

Když svým mozkem pustíte slabý elektrický proud – typicky asi 2 miliampéry, stokrát menší než ten, který se používá při elektrokonvulzivní terapii – změní to excitabilitu postižených neuronů, takže je o něco pravděpodobnější, že během hodiny vystřelí. po stimulaci mozku. Existuje mnoho různých teorií (a protichůdných důkazů) o tom, jak nebo proč může tato technika zvýšit vytrvalost, ale ta, kterou považuji za nejpřesvědčivější, je následující:

Chcete-li šlapat na kole, potřebujete oblast mozku zvanou motorická kůra, která vysílá signály do vašich svalů. Pokud aplikujete mozkovou stimulaci na svůj motorický kortex, tyto mozkové signály mohou být předány z neuronu na neuron "snáze". Podle jedné teorie je váš subjektivní pocit úsilí diktován, alespoň částečně, velikostí mozkové aktivace potřebné k tomu, aby se vaše svaly hýbaly. Pokud je tedy snazší generovat a přenášet potřebné mozkové signály, šlapání nebo běh daným tempem se vám bude zdát snazší – a tak budete schopni jet rychleji nebo udržet dané tempo déle.

V důsledku toho bylo klíčovým zjištěním v některých přesvědčivějších dokumentech o mozkové stimulaci, že zlepšený vytrvalostní výkon jde ruku v ruce se sníženým pocitem námahy hned od začátku cvičení (jak ukazuje například graf v tomto článku). To je ta kuřácká zbraň, kterou hledat.

Jedna z nových studií, publikovaná v PLOS One, pochází od skupiny výzkumníků v Jižní Koreji pod vedením Joung-Kyue Hana z Chung-Ang University. Deset dobrovolníků provedlo běžecký test doby do vyčerpání při 80 procentech VO2max, což je tempo, které dokázali vydržet zhruba 20 minut. Před běžeckým testem dostali 20 minut skutečné nebo falešné stimulace mozku pomocí sluchátek Halo. Každý dobrovolník provedl test dvakrát s odstupem několika dní, jednou v obou podmínkách, v náhodném pořadí.

Po skutečné mozkové stimulaci běžci vydrželi ve vytrvalostním testu asi o 15 procent déle: 21,18 minuty oproti 18,44 minutám v průměru. Sedm z 10 dobrovolníků mělo lepší výsledky se stimulací mozku. Vzhledem k dodatečné energii potřebné pro i jemné změny tempa mají testy času do vyčerpání tendenci produkovat mnohem větší změny ve výkonu než závody nebo časovky: konzervativní odhad je, že 15procentní nárůst času do vyčerpání je ekvivalent toho, že jedete v závodě asi o 1 procento rychleji. Přesto je to velká věc.

Žádné z měření pod krkem nemohlo vysvětlit změnu výkonu: srdeční frekvence, spotřeba kyslíku a dýchání byly stejné v jakémkoli daném časovém bodě s nebo bez stimulace mozku. Nečekaně bylo také subjektivní hodnocení vnímané námahy v obou podmínkách stejné. To podkopává představu, že na běžeckém pásu vydržíte déle, protože je to snazší, a je to v rozporu s předchozími výsledky, které jsem zmínil výše. I když se o tomto zjištění v novinách dlouho diskutuje, podstatou je, že si nejsou jisti, co si o tom myslet.

Druhý článek, publikovaný v Frontiers in Physiology skupinou vedenou Xinyan Zheng ze Shanghai University of Sport v Číně, se zabývá sprintem na kole a kognitivním výkonem. Design je velmi podobný, s devíti dobrovolníky, kteří dělají cyklistický úkol, který zahrnuje pět úplných sprintů po šesti sekundách s 24 sekundami snadného šlapání mezi nimi.

Dalším zvratem bylo zahrnutí dvou kognitivních testů, jeden před mozkovou stimulací a další po cyklistickém testu. Použili něco, co se nazývá Stroopův test, který zahrnuje reakci na barevná slova (jako je „zelená“), když blikají na obrazovce v barvě písma, která může nebo nemusí odpovídat slovu. Věřte mi, je to ještě matoucí, než to zní, když se o to pokoušíte! Je to test výkonné funkce, který se někdy používá k posouzení toho, jak váš reakční čas a rozhodování ovlivňuje duševní únava.

Subjekty si opět vedly lépe po stimulaci mozku, i když v těchto ultra krátkých šestisekundových sprintech nedokázaly změřit vnímanou námahu (která byla pravděpodobně stejně pokaždé maximální). Takto vypadal průměrný výkon ve sprintech s (tmavé čtverečky) a bez (světlé čtverečky) stimulací mozku:

obraz
obraz

Kognitivní výsledky bylo trochu těžší analyzovat, ale zdá se, že to bylo přínosné. V „nesourodém“Stroopově testu (záludnější situace, kdy se slovo a barva písma neshodují) se míra přesnosti odezvy snížila po cvičení po simulované stimulaci mozku, ale zvýšila se po cvičení po skutečné stimulaci. Některé z dalších výsledků, jako je reakční doba a „kongruentní“přesnost, nevykazují žádný účinek, takže jsem si těmito výsledky mnohem méně jistý, ale výzkumníci poukazují na to, že pokud je kognitivní posílení skutečné, mohlo by být významné ve sportu. kde záleží na rozhodování, jako je fotbal, a technické sporty, jako je lyžování a horská kola.

Zajímavé věci, ale hrozí mi, že to bude znít jako šmejd na večírku, dovolte mi zakročit zpět k některým upozorněním. Diskusní sekce obou článků uvádějí nejrůznější „biologicky přijatelné“myšlenky o tom, jak může fungovat stimulace mozku: oblast mozku A může mluvit s oblastí mozku B, která může mluvit s oblastí mozku C, z nichž všechny hrají různé role, a nějak to vede k tomu, že běžíte rychleji, i když se váš smysl pro úsilí ve skutečnosti nezměnil. Je tam spousta „možností“.

(Dobře, nemohu odolat. Zde je krátká ukázka z cyklistického papíru: „Za prvé, senzorický vstup z periferního systému do M1 snižuje motorický výstup (supraspinální únavu) a nervovou dráhu, která propojuje míchu, thalamus, sekundární somatosenzorická kůra, mediální insulární kůra, zadní cingulární kůra, přední cingulární kůra, premotorická oblast, suplementární motorická oblast (SMA) a primární motorická kůra tvoří inhibiční systém…“Odstavec takto pokračuje chvíli a končí: „Toto hypotézu je třeba vyhodnotit v budoucích studiích.”)

To, že je něco složité, neznamená, že je to špatně. Ale neschopnost studií nabídnout jasné poznatky o tom, jak se zvyšuje výkon, je trochu znepokojivé. Byl bych si mnohem jistější ve výsledky, kdyby probíhající studie zaznamenala změnu ve vnímání úsilí, jak tomu bylo v předchozích laboratorních studiích.

Další věc, která mě zajímá, je umístění elektrod. Pro spuštění elektrického proudu potřebujete dvě elektrody. Při této formě mozkové stimulace anoda zvýší excitabilitu blízkých neuronů; katoda bude mít opačný účinek a sníží excitabilitu. V roce 2017 výzkumník z University of Kent Alexis Mauger navrhl, že jedním z důvodů nekonzistentních výsledků ve studiích stimulace mozku bylo to, že negativní účinky katody narušovaly pozitivní účinky anody. Přesunutím katody z lebky na rameno dosáhl konzistentnějších výsledků zvyšujících výkon.

Konfigurace sluchátek Halo ve studiích zahrnuje tři elektrody: anodu přímo v horní části hlavy a dvě katody částečně dolů směrem k uchu na obou stranách (obrázek typické sady sluchátek s páskem probíhajícím přes horní část hlavy hlava). Teoreticky to posílá proud zvyšující vzrušivost skrz motorickou kůru na obou stranách temene hlavy. Jak zásadní je ale přesná poloha elektrod? Existují nějaké negativní účinky z toho, že jsou katody tak blízko anody?

Jedna odpověď na tyto otázky by byla: hej, běžci a cyklisté zlepšili svůj výkon, takže elektrody jsou evidentně v pořádku tak, jak jsou. Ale to je riskantní závěr. Toto je docela sexy nová technologie a hádám, že na světě existují desítky laboratoří, které experimentují s Halo. Toto jsou první studie týkající se výkonu, které jsem viděl – ale je nemožné vědět, kolik dalších sedí v zásuvkách stolu, protože výsledky byly považovány za příliš nudné na zveřejnění.

Jinými slovy, tyto studie v žádném případě neposkytují konečné slovo o výkonu Halo. Existuje mnoho důvodů, proč zůstat opatrní. Přesto, když se vezme v úvahu ve spojení s předchozími laboratorními studiemi, zjištění jsou strašně sugestivní. Můj nejlepší odhad v tomto bodě je, že pečlivě prováděná stimulace mozku je pravděpodobně schopna zvýšit vytrvalostní výkon. Až dosud jsem byl dost skeptický, že nastavení Halo splňuje tento práh. Ale jsem připraven to přehodnotit.

Doporučuje: