Onko aivojen voimaa mahdollista lisätä sähköiskuilla?

Kesällä 2010 Ryan Clark nyrjätti nilkkaansa kuntosalin aikana. Onnettomuuden haitat olivat suuremmat kuin kipu. Hän käytti kainalosauvoja viikon ajan, kunnes nilkansa parani. Sitten, kuusi viikkoa myöhemmin, kipu palasi - vain tällä kertaa se oli paljon pahempaa. Ryan päätyi pyörätuoliin, kyvyttömäksi kantamaan kärsimyksen tuskaa.

Lääkkeen käyttö ja kuntoutus auttoivat nuorta miestä kipussa ja kuuden viikon kuluttua hän toipui. Ei kulunut kauaa, kun hän sai satuttaa uudelleen, ja kolmannen kerran pojan kipu oli sietämätöntä. "Ne olivat vain normaalit vammat yhdeksänvuotiaalle", sanoo Ryanin isä Vince.

Poika ei pystynyt edes liikuttamaan nilkkaansa ikään kuin hänen lihaksensa olisivat kovia ja kipu oli niin voimakasta, että hänellä oli vapina ja kouristukset. Ryanilla diagnosoitiin lopulta monimutkainen alueellinen kipuoireyhtymä, sairaus, joka vaikuttaa miljoonaan hänen ikäiseen lastaan. Pojan tapaus oli monimutkainen, koska kipulääkkeillä ei ollut vaikutusta.

Vince Clark, joka johtaa New Mexico -yliopiston psykologian ja neurotieteen keskusta Albuquerquessa, kiinnostui pojan tapauksesta ja ajatteli voivansa auttaa häntä tutkimuksissaan. Kutsutaan transkraniaalista tasavirtastimulaatiota (TDCS), siihen sisältyy valon ja suunnan sähkövirtojen kohdistaminen päähän.

TDCS kuuluu tekniikoiden ryhmään, joka tunnetaan nimellä "ei-invasiivinen aivojen stimulaatio", koska niihin ei liity leikkausta. TDCS on olemassa kokeellisesti, ja vuonna 2010 se osoittautui hyödylliseksi kivunlievityksessä, ja toi hoitotoiveen tuhansille ihmisille. Mutta kivun lisäksi pään iskujen käyttö näyttää stimuloivan aivoja, parantaen terveiden ihmisten muistia ja huomiokykyä.

Ja joka osoitti kiinnostusta oli Yhdysvaltain puolustusministeriö (DoD), joka kysyi, voisiko siitä hyötyä Yhdysvaltain armeijalle. Ryanin sairastumiseen mennessä Clark vei tutkimukset DoD: lta rahoitusta varten, ja tulokset kiinnittivät heti armeijan huomion.

Tarina aivoshokista

Peruskonsepti tDCS: stä, joka käyttää tasavirtaa stimuloimaan mielenkiintoista aluetta aivoissa, on ollut olemassa jo yli 100 vuotta. Jo ennen 1800-lukua oli olemassa useita alkeellisia kokeita, joissa käytettiin tekniikkaa eläimillä ja ihmisillä tehtyjen kokeilujen kautta.

Näiden alkuperäisten tutkimusten takia tekniikka saatettiin lääketieteen alalle. Vuonna 1803 Aldini aloitti tutkimuksen, jossa hän väitti osoittavansa, että tasavirtastimulaatiotekniikka voisi parantaa melankolisten potilaiden mielialaa, mukaan lukien väittävät parantaneen 27-vuotiaan masentuneen maanviljelijän pelkästään sähköstimulaatiolla.

Aldinin sähkökokeet olivat alku pitkälle ja kuuluiselle jaksolle psykiatrian historiassa. Sokkiterapia (sähkökouristushoito), joka vaatii riittävän voimakkaita virtauksia kouristusten aikaansaamiseksi, otettiin käyttöön 1930-luvun lopulla. Uusien tehokkaiden lääkehoitojen tultua esiin ja julkinen kritiikki sähkösokin epäinhimilliselle käytölle psykiatrisissa potilaissa., hän kaatui käytöstä. Vaikka tekniikka hylättiin yleensä, neurotieteilijät kuitenkin tutkivat sen vaikutuksia eläimiin.

1960-luvulla tutkijat havaitsivat, että tDCS, johon virtaukset ovat jopa 1000 kertaa vähemmän voimakkaita kuin sähkökouristushoidossa käytetyt, voivat vaikuttaa aivosoluihin ja auttaa vakavan masennuksen yhteydessä. Mutta huumeet näyttivät silti lupaavimmilta psykiatrisina hoidoina, ja siten tDCS laski - jälleen.

Sitten, 1980-luvulla, sähköshokkihoito nautti elpymisestä. Kävi selväksi, että hän pystyi hoitamaan joitain vaikeaa masennusta sairastavia potilaita, joille lääkkeillä ei ollut vaikutusta. Samanaikaisesti kiinnostus kasvoi tekniikkaan, jota kutsutaan transkraniaaliseen magneettiseen stimulaatioon (TMS).

TMS-istunnossa käyvällä potilaalla ei ole mitään epämukavuutta, ja hänen tarvitsee vain pysyä paikallaan, kun sauva kallon yläpuolella luo magneettikentän, joka tunkeutuu aivoihin. Tämä voi lievittää masennusta ja auttaa myös kuntoutuksessa aivohalvauksen tai päävamman jälkeen.

Vuonna 2000 Michael Nitsche ja Walter Paulus Göttingenin yliopistossa, Saksassa, kertoivat, että tDCS voi muuttaa ihmisen vastetta magneettiseen stimulaatioon. Vaikka aivosoluja stimuloidaan TMS: ssä, tDCS tuottaa äkillisemmän ja selvemmän muutoksen. Göttingenin tutkimukset ovat herättäneet neurotieteilijöiden kiinnostuksen tDCS: ään.

Käytännön ja yleisen edun mukaisia ​​tuloksia saatiin kuitenkin vasta terveiden ihmisten käytön jälkeen, jotka oli sisällytetty vain aivojen vertailututkimuksiin. Siitä lähtien havaittiin, että tDCS: llä olisi vaikutusta paitsi potilaisiin myös terveisiin ihmisiin. Alustavat tulokset osoittivat, että tekniikka voisi parantaa oppimista ja muistia.

Takaisin armeijaan

Tässä vaiheessa Advanced Defense Research Projects Agency (DARPA), osa puolustusministeriötä, joka vastaa uusien sotilaskäyttöön tarkoitettujen tekniikoiden kehittämisestä, on julkaissut tutkimusehdotuksen alueelle, jota he ovat nimittäneet nopeutetuksi oppimiseksi. ".

Kaikista lupaavista ponnisteluista ja tuloksista huolimatta tavoitteita ei aina saavuteta, ja toisinaan päinvastoin. Tämä johtuu aivojen monimutkaisuudesta, Clark sanoo, ja tutkijoilla on vasta nyt tekniikoita, jotka sallivat aivojen kuvien toiminnan. Sähkövirran heittäminen väärään paikkaan aiheuttaa erilaisen vastauksen siihen, jonka haluat saada.

Sotilaallisesta kiinnostuksesta ja DoD-rahoituksesta huolimatta tutkimuksella on joitain ongelmia. Clarkin kannalta hänen tutkimuksensa ei ole perusta sotilaan auttamiselle tunnistamaan uhka ja käsittelemään sitä - mikä todellisessa maailmassa voi tarkoittaa vihollisen tunnistamista ja tappamista -, vaan sen sijaan, että tutkitaan miten aivot havaitsevat uhat.

Armeija ei kuitenkaan noudata samaa ideaalia, ja tavoitteena oli kehittää aseita. Mennessä, kun DARPA myönsi kokeilun, Mind Research Network (MRN) oli keskittynyt yhä enemmän kehittämään työkaluja, joita armeija voisi käyttää, Clark sanoo.

"En saa sanoa, mitä keskusteltiin, mutta voin mainita muutamia mahdollisuuksia", hän sanoo. "Laite, joka tekee vihollisjoukot tajuttomiksi tai tekevät niistä liian hämmentyneitä tai surullisia taistelemaan.

On myös aseita, jotka muuttavat ajatuksia tai vakaumuksia, vaikuttavat suoraan päätöksentekoon tai luovat tunnetta "palkitsemisesta" aivoissa käyttäytymisen muuttamisesta. On myös mahdollista pitää joku tietoisena kidutuksen aikana. Clark oli jopa kuullut ETCC: n käytöstä ampujakoulutuksen parantamiseksi, mitä hän ei hyväksynyt.

Clark menetti virkansa vuonna 2009, kun löydettiin virhe palkkioiden maksamisessa tutkimusavustajille DARPA-johtamassa projektissa. Clark sanoo, että se ei ollut niin vakava, mutta tosiasia pahensi tilannetta puheissaan kollegoidensa kanssa instituutin suunnasta. Tämä syrjäytti hänet myös seuraavista tutkimuksen vaiheista.

Harvat rahoitusvaihtoehdot

Tutkija toimii edelleen tutkimusjohtajana MRN: ssä, mutta työskentelee pääasiassa yliopistossa. Tämän vuoksi rahaa on niukasti, ja hän yrittää kaikin tavoin saada rahoitusta tutkimuksensa jatkamiseen eikä olekseen sidoksissa armeijaan.

Lääkeyritykset eivät ole kiinnostuneita maksamaan tutkimuksesta, koska ETCC ei ole lääke ja joissain tapauksissa kilpailee ja sillä voi olla jopa suuria etuja. "Se ei kierrä kehon läpi, joten se ei vaikuta muihin elimiin, joita useimmat lääkkeet voivat vahingoittaa", Clark sanoo.

”Se ei ole riippuvuutta. Jos on ongelma, voit poistaa sen käytöstä sekunneissa. Se on myös halpaa. ” Nämä edut rajoittavat valitettavasti tutkijoiden mahdollisuudet julkisesti rahoitettuihin organisaatioihin (jotka eivät kuluta paljon rahaa ETCC: n tutkimukseen), yksityisiin puolustusalan yrityksiin tai sotilasalan yrityksiin.

Aikaisemmin DoD-rahoitus on tuottanut innovaatioita, joilla on ollut valtava vaikutus siviilielämään - ajatelkaa GPS: ää tai melua vaimentavia kuulokkeita monien muiden tekniikoiden joukossa, jotka ovat nyt siviilikäytössä. ETCC ei kuitenkaan näytä kuuluvan heihin.

Clark kerää parhaillaan rahaa, jonka avulla hän voi jatkaa tutkimustaan ​​ihmisten auttamiseksi - hoitaa alkoholisteja, vähentää hallusinaatioita skitsofreniapotilailla ja hallita sikiön alkoholioireyhtymään liittyvää impulsiivista käyttäytymistä. Vaikka tutkimus ETCC: n kanssa on halpaa, rahoitusta on vaikea saada.

Toinen havainto, jossa tDCS näyttää myös toimivan hyvin, liittyy kipuihin potilailla, jotka eivät reagoi hyvin tavanomaisiin kipulääkkeisiin, kuten kroonisiin ja vaurioituneisiin hermoihin.

Näissä tapauksissa tavoitteena on yleensä motorinen aivokuori, ja tarkoituksena on vähentää kivun oireita. Juuri se vaikuttaa poikasi Ryaniin, Clarkin suurimpaan motiiviin tDCS-tutkimukseen. Ottaen huomioon akateemisissa lehdissä julkaistujen ETCC-tutkimusten nopea nousu, Clark toivoo, että Kansallinen terveysinstituutti (NIH) voi rahoittaa kontrolloituja tutkimuksia ja paremmin varusteltuja laboratorioita.

Lisäksi voi olla, että armeijan aseista tehdystä tutkimuksesta tulee tekniikoita, joita käytetään siviilien henkisten kykyjen parantamiseen, mikä synnyttää vallankumouksen oppimisessa.