Технология tDCS – транскраниальная стимуляция постоянным током – изучается уже более 20 лет и успешно применяется в клинике для восстановления после инсульта, лечения депрессии и хронической боли. Однако исследования последних 6–7 лет показывают, что она может быть полезна и для здоровых людей.

Статья Дугласа Фокса, опубликованная в 2011 году в ведущем научном журнале «Nature», впервые рассказала широкой публике о том, что tDCS может улучшать обучаемость, память и снижать склонность здоровых людей к риску. С тех пор количество исследований tDCS неуклонно растет, открывая все новые области применения этой технологии.

Креативность и решение нетривиальных задач

Например, несколько месяцев назад ученые из Джорджтаунского университета Вашингтона опубликовали исследование, показывающее, что tDCS улучшает креативность мышления. Участники эксперимента – здоровые молодые люди со сходным образованием и уровнем интеллекта – должны были находить ассоциативные связи между разными наборами слов. И те из них, кто подвергался электростимуляции, находили гораздо более нетривиальные аналогии.

Способность tDCS увеличивать креативность изучается уже более 5 лет. В 2012 году группа австралийских ученых из Университета Сиднея обнаружила, что tDCS помогает решать сложные, ранее неразрешимые задачи. Использовался тест, с которым большая часть людей не в состоянии справиться: соединить 4-мя линиями 9 точек, не отрывая руки. Ни один из участников не сумел решить задание до стимуляции, однако tDCS привела к тому, что 40% (!) испытуемых сумели найти правильный ответ.

Ведутся исследования и о влиянии tDCS на способность решать математические задачи. В 2010 году исследователи из Института Когнитивных Нейронаук Лондона провели эксперимент, в котором здоровые добровольцы выполняли математические операции с выдуманными символами, обозначавшими цифры от 1 до 9. Выяснилось, что tDCS способствовала более быстрому запоминанию новых символов и приводила к лучшим результатам в решении задач, причем эффект от стимуляции сохранялся на протяжении полугода.

Как действует tDCS?

Механизм, лежащий в основе действия tDCS довольно прост. К голове прикладываются электроды, через которые проходит слабый ток постоянной силы (1–2 миллиампера), воздействующий на определенные участки мозга. Сила тока оказывается слишком мала, чтобы активировать нейроны. Однако все же она существенно меняет их физиологическое состояние, делая их более или, наоборот, менее склонными к активации, в зависимости от типа воздействия.

Способность нейронов активироваться зависит от разности потенциалов на их мембране; именно ее и изменяет tDCS. В случае положительного заряда на электроде («аноде») –разность потенциалов снижается, что увеличивает вероятность возбуждения нейрона в случае поступления внешнего сигнала. В случае отрицательного заряда электрода («катода») возбудимость нейронов, наоборот, падает.

Для того чтобы получить желаемый эффект (например, увеличить способности к математике или скорость реакции), необходимо правильно выбрать зоны мозга, и разместить на них электроды с соответствующим зарядом. Варианты применения tDCS очень разнообразны, и, по сути, ограничиваются только знанием функций различных областей мозга.

Обучение и память

В 2010 году исследовательская группа из Нью-Мексико провела громкое исследование, где показала, что tDCS ускоряет обучение «DARWARS Ambush!» – видеоигре, разработанной специально для подготовки американских солдат. Люди обследуют виртуальные пейзажи на наличие препятствий – тени, отбрасываемой снайпером или самодельного взрывного устройства, и должны как можно быстрее на них реагировать. Оказалось, что добровольцы, на которых во время тренировок воздействовали tDCS, демонстрировали более высокие результаты. tDCS упоминается и в другом исследовании Военных сил США. В 2011 году появилось сообщениео том, что электростимуляция успешно улучшает обучаемость американских пилотов, проходящих тренировки на видео-симуляторах.

Более 10 исследований показывают, что tDCS увеличивает эффективность освоения иностранных языков. Для «чистоты» эксперимента добровольцы изучали выдуманные языки. Оказалось, что после проведения tDCS они лучше запоминали новые слова, а также их речь становилась более беглой.

Пристрастия

Другой интересной возможностью электростимуляции является снижение зависимостей, например, от вкусной еды. В исследованиинемецких ученых под руководством Керстин Олтманс группе здоровых волонтеров ежедневно в течение недели проводили сеансы tDCS и смотрели, как от этого изменится количество потребляемых ими калорий. Для этого их ввели в заблуждение по поводу сути эксперимента – испытуемые думали, что изучается влияние tDCS на настроение. А до и после проведения испытания для них был накрыт стол, якобы, чтобы отблагодарить за участие. Однако за количеством потребляемых калорий строго следили, и оказалось, что после недели стимуляции оно снизилось на целых 14%. По мнению исследователей, произошло это не столько из-за снижения аппетита, сколько из-за развития силы воли и принятия более рациональных решений. Поэтому неудивительно, что tDCS помогает и от других зависимостей – от никотина, алкоголя, марихуаны и даже кокаина.

Депрессия

tDCS успешно применяется и для лечения депрессии. Причем, электростимуляция эффективна даже в случае тяжелых форм – острой и резистентной. Механизм, посредством которого tDCS борется с депрессией, по-видимому, имеет много общего с действием антидепрессантов. В результате tDCS стимулируется выработка «гормонов счастья» — эндорфина и серотонина. Однако, в отличие от антидепрессантов, tDCS не сопровождается такими побочными эффектами, как тошнота и бессонница.

Эмпатия, риск и безопасное вождение

Описать все эффекты tDCS в рамах этой статьи невозможно – настолько они многочисленны и разнообразны. Поэтому поговорим напоследок о самых неожиданных. Например, электростимуляция улучшает социальные навыки людей – усиливает эмпатию и способность поставить себя на место окружающих. В одном из исследованийздоровые добровольцы играли в игру, где должны были переместить вещь, о которой их просил виртуальный персонаж с экрана. Однако он видел комнату с другого ракурса, чем человек перед экраном (например, наблюдал лишь часть шкафа), и это надо было учитывать при выполнении задания. К примеру, когда он просил переставить самую большую свечку, игрок должен был выбрать наиболее крупную свечу из тех, что мог видеть персонаж. Оказалось, что после tDCS правильность выполнения задания возрастала на 33%.

В другой работе tDCS делала испытуемых менее мстительными. Добровольцы принимали участие в известной игре «Ультиматум». Суть её заключается в том, что один из участников должен разделить 10$ между собой и вторым участником, а второй участник, получив деньги, должен решить, возьмет он их или нет. В случае его отказа никто не получает никаких денег, а если он соглашается, то получает предложенную долю. Известно, что очень много людей отказываются от денег, если считают, что их слишком мало, поскольку видят в этом несправедливость и хотят наказать первого участника. Однако после tDCS люди гораздо чаще соглашались с меньшей суммой.

Проведены исследования, в которых tDCS уменьшает склонность людей к рискуи способствует более безопасному стилю вождения, увеличивает осознаваниетекущего момента и способствуют большему погружению в миры виртуальной реальности. Есть и вовсе экзотические работы о том, что tDCS снижает звон в ушах, очищает сознание от ложных воспоминаний и расширяет спектр частот воспринимаемого звука.

Электростимуляция мозга: есть ли опасность?

В процессе электростимуляции на мозг воздействуют током очень слабой силы – всего 1–2 миллиампера. Это примерно столько же, сколько светлячок тратит для того, чтобы светиться. Да и в принципе, процедура вполне безопасна. Серьезных побочных эффектов при ней не наблюдается (а по теме опубликовано уже больше 12500 научных статей) – иногда только зуд в коже в зоне прикрепления электродов, покалывание, жжение и ощущение дискомфорта, в редких случаях – головная боль. Есть, однако, риск, что улучшение одних функций мозга приведет к ухудшению других. Например, в одном из исследований Кохена Кадоша стимуляция мозга помогала испытуемым запоминать систему символов, имеющих числовые соответствия (например, курица=1, яйцо=5), но им было сложнее использовать полученные знания в другом задании, по сравнению с испытуемыми, которые запоминали все без стимуляции.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что эффект tDCS сильно зависит от стимулируемого участка мозга и задачи, которую мозг должен выполнять. В случае неправильно выбранной зоны мозга и типа воздействия (полярности электродов) – эффект вполне может стать негативным.

Стартапы

После всплеска числа исследований о tDCS, в Америке начали появляться стартапы, создающие электростимуляторы для здоровых людей. Первым из них стал «foc.us», исходно предлагавший приборы геймерам, но затем включивший в целевую аудиторию и людей, занимающихся спортом. Затем появились стартапы «Apex» и «PriorMind». Есть сообщения, что ещё один американский стартап «Thync» привлек на разработку своего прибора 13 миллионов долларов. Однако эти компании не доставляют свою продукцию в Россию. А в 2015 году было заявлено о появлении первого в России стартапа немедицинского tDCS прибора «Нейростимулятор Brainstorm»; организаторы обещают провести в июне краудфандинг, во время которого можно будет заказать первые приборы.