Hjernestimulerende hovedtelefoner virker måske trods alt
Hjernestimulerende hovedtelefoner virker måske trods alt
Anonim

Hypen omkring teknologien er løbet foran beviserne. Nu er beviserne måske ved at indhente.

Fra et rent videnskabeligt synspunkt er ideen om, at du kan ændre dine fysiske grænser ved at dryppe en smule elektrisk strøm gennem din hjerne, ret fantastisk. Uden at ændre noget om, hvordan dine muskler trækker sig sammen, hvor hårdt du trækker vejret, eller hvor hurtigt dit hjerte slår, kan du (i teorien) gå længere eller hurtigere - fordi elektrisk stimulation på netop den højre del af hjernen gør alting føle sig lettere. Det er en ret fantastisk illustration af hjernens rolle i at sætte fysiske grænser.

I praksis er vandet lidt mere mudret. Skal vi virkelig fejre fremkomsten af en ny æra med hjernedoping, hvor enhver, der stræber efter at nå toppen af podiet, skal tilslutte deres kranium? Jeg har skrevet meget om en teknik kaldet transkraniel jævnstrøms hjernestimulering i de seneste år (senest her), og jeg er i al hemmelighed blevet lettet over, at selvom det ser ud til at virke i laboratoriets stærkt kontrollerede miljø, har der været få eller ingen overbevisende beviser for, at kommercielt tilgængelige enheder som den, der er lavet af Halo Neuroscience, gør det samme.

På godt og ondt kan det være ved at ændre sig. Sidste måned blev to nye undersøgelser offentliggjort, der fandt signifikante forbedringer i atletisk præstation - en løb, en cykling - ved hjælp af Halo's hjernestimulerende hovedtelefoner. Begge undersøgelser er små, og begge efterlader nogle spørgsmål ubesvarede. Men efterhånden som hjernestimulering bevæger sig mod mainstream, er det værd at tage et kig på de nye resultater.

Når du kører en svag elektrisk strøm - typisk omkring 2 milliampere, hundredvis af gange mindre end det, der bruges i elektrokonvulsiv terapi - gennem din hjerne, ændrer det excitabiliteten af de berørte neuroner, hvilket gør dem lidt mere tilbøjelige til at skyde i løbet af en time eller deromkring efter hjernestimulering. Der er masser af forskellige teorier (og modstridende beviser) om, hvordan eller hvorfor denne teknik kan øge udholdenheden, men den, jeg finder mest overbevisende, er som følger:

For at træde på en cykel har du brug for et område af din hjerne, der kaldes den motoriske cortex, for at sende signaler til dine muskler. Hvis du anvender hjernestimulering på din motoriske cortex, kan disse hjernesignaler "lettere" overføres fra neuron til neuron. Ifølge en teori er din subjektive følelse af indsats dikteret, i det mindste delvist, af størrelsen af den hjerneaktivering, der er nødvendig for at få dine muskler til at bevæge sig. Så hvis det er nemmere at generere og transmittere de nødvendige hjernesignaler, vil det at træde i pedalerne eller løbe i et givet tempo føles lettere - og så vil du være i stand til at køre hurtigere eller opretholde et givent tempo i længere tid.

Som et resultat heraf har nøgleresultatet i nogle af de mere overbevisende artikler om hjernestimulering været, at forbedret udholdenhedspræstation går hånd i hånd med en reduceret følelse af anstrengelse lige fra træningens start (som f.eks. vist i grafen i denne artikel). Det er den rygende pistol at lede efter.

Et af de nye undersøgelser, offentliggjort i PLOS One, kommer fra en gruppe forskere i Sydkorea ledet af Joung-Kyue Han fra Chung-Ang University. Ti frivillige lavede en løbetest fra tid til udmattelse ved 80 procent af VO2max, et tempo de kunne holde i omkring 20 minutter. Før løbetesten modtog de 20 minutters enten ægte eller falsk hjernestimulering med Halo-hovedtelefoner. Hver frivillig udførte testen to gange med et par dages mellemrum, én gang i begge tilstande, i randomiseret rækkefølge.

Efter den rigtige hjernestimulering holdt løberne omkring 15 procent længere i udholdenhedstesten: 21,18 minutter sammenlignet med 18,44 minutter i gennemsnit. Syv af de 10 frivillige havde bedre resultater med hjernestimulering. På grund af den ekstra energi, der kræves til selv subtile tempoændringer, har tid-til-udmattelsestests tendens til at producere meget større ændringer i præstation end løb eller tidskørsler: et konservativt estimat er, at en stigning på 15 procent i tid-til-udmattelse er svarende til at gå omkring 1 procent hurtigere i et løb. Alligevel er det en stor ting.

Ingen af målingerne under nakken kunne forklare ændringen i ydeevne: puls, iltforbrug og vejrtrækning var alle ens på et givet tidspunkt med eller uden hjernestimulering. Uventet var den subjektive vurdering af opfattet anstrengelse også den samme i begge tilstande. Det undergraver tanken om, at du holder længere på løbebåndet, fordi det føles lettere, og er i konflikt med de tidligere resultater, jeg nævnte ovenfor. Selvom der er en lang diskussion af dette fund i papiret, er bundlinjen, at de ikke er sikre på, hvad de skal gøre ud af det.

Den anden artikel, offentliggjort i Frontiers in Physiology af en gruppe ledet af Xinyan Zheng fra Shanghai University of Sport i Kina, ser på sprintcykling og kognitiv præstation. Designet er ret ens, med ni frivillige, der udfører en cykelopgave, der involverer fem fulde spurter på seks sekunder hver med 24 sekunders let pedaling imellem.

Det ekstra twist var inklusion af to kognitive tests, en før hjernestimuleringen og en anden efter cykeltesten. De brugte noget, der kaldes Stroop Test, som involverer at reagere på farveord (som "grøn"), mens de blinker på en skærm i en skriftfarve, der måske matcher ordet eller ikke. Tro mig, det er endnu mere forvirrende, end det lyder, når du prøver at gøre det! Det er en test af eksekutiv funktion, der nogle gange bruges til at vurdere, hvordan din reaktionstid og beslutningstagning påvirkes af mental træthed.

Endnu en gang klarede forsøgspersonerne sig bedre efter hjernestimulering, selvom de i disse ultrakorte seks sekunders spurter ikke kunne måle den oplevede anstrengelse (som formodentlig alligevel blev maxet hver gang). Her er, hvordan den gennemsnitlige effekt i spurterne så ud med (mørke firkanter) og uden (lyse firkanter) hjernestimulering:

Billede
Billede

De kognitive resultater var lidt sværere at analysere, men det ser ud til, at der var en fordel. I den "inkongruente" Stroop-test (den vanskeligere situation, hvor ord- og skriftfarve ikke matcher), faldt responsnøjagtighedsraten efter træning efter simuleret hjernestimulering, men steg efter træning efter reel stimulering. Nogle af de andre resultater som reaktionstid og "kongruent" nøjagtighed viser ikke en effekt, så jeg er meget mindre sikker på disse resultater, men forskerne påpeger, at hvis det kognitive boost er reelt, kan det være signifikant i sport hvor beslutningstagning har betydning, som fodbold, og tekniske sportsgrene som skiløb og mountainbike.

Interessante ting, men med risiko for at lyde som en fest-pooper, lad mig cirkle tilbage til nogle forbehold. Diskussionsafsnittene i begge artikler svæver alle mulige "bioplausible" ideer om, hvordan hjernestimuleringen kan virke: hjerneområde A taler måske med hjerneområde B, som måske taler hjerneområde C, som alle spiller forskellige roller, og på en eller anden måde resulterer dette i, at du løber hurtigere, selvom din følelse af anstrengelse ikke rigtig har ændret sig. Der er mange "magter" derinde.

(Okay, jeg kan ikke modstå. Her er en kort prøve fra cykelpapiret: "For det første reducerer sensorisk input fra det perifere system til M1 motoroutput (supraspinal træthed) og en neural vej, der forbinder rygmarven, thalamus, sekundær somatosensorisk cortex, medial insulær cortex, posterior cingulate cortex, anterior cingulate cortex, præmotorisk område, supplerende motorisk område (SMA) og primær motorisk cortex udgør hæmningssystemet …" Afsnittet fortsætter sådan et stykke tid, og konkluderer derefter: "Dette hypotese skal evalueres i fremtidige undersøgelser.”)

Bare fordi noget er kompliceret betyder det ikke, at det er forkert. Men undersøgelsernes manglende evne til at give nogle klare indsigter i, hvordan ydeevnen forbedres, er en smule bekymrende. Jeg ville være meget mere sikker på resultaterne, hvis den løbende undersøgelse havde set en ændring i opfattelsen af indsats, som tidligere laboratoriebaserede undersøgelser har gjort.

En anden ting, jeg er nysgerrig efter, er placeringen af elektroderne. For at køre en elektrisk strøm skal du bruge to elektroder. I denne form for hjernestimulering vil anoden øge excitabiliteten i nærheden af neuroner; katoden vil have den modsatte effekt og mindske excitabiliteten. Tilbage i 2017 foreslog University of Kent-forsker Alexis Mauger, at en af årsagerne til inkonsistente resultater i hjernestimuleringsundersøgelser var, at katodens negative virkninger forstyrrede anodens positive virkninger. Ved at flytte katoden fra kraniet og over på skulderen fik han mere konsekvent præstationsfremmende resultater.

Konfigurationen af Halo-hovedtelefonerne i undersøgelserne involverer tre elektroder: en anode lige ved toppen af hovedet og to katoder halvvejs ned mod øret på hver side (billede et typisk sæt hovedtelefoner med båndet, der løber hen over toppen af hoved). I teorien sender dette excitabilitetsforøgende strøm gennem den motoriske cortex på begge sider af toppen af hovedet. Men hvor afgørende er den nøjagtige placering af elektroderne? Er der negative effekter af at have katoderne så tæt på anoden?

Et svar på disse spørgsmål ville være: hej, løberne og cyklisterne forbedrede deres præstationer, så det er klart, at elektroderne er fine, som de er. Men det er en risikabel konklusion. Dette er en ret sexet ny teknologi, og jeg gætter på, at der er snesevis af laboratorier rundt om i verden, der kører eksperimenter med Halo. Dette er de første præstationsrelaterede undersøgelser, jeg har set - men det er umuligt at vide, hvor mange andre der sidder i skrivebordsskuffer, fordi resultaterne blev anset for at være for kedelige til at offentliggøre.

Med andre ord giver disse undersøgelser på ingen måde det sidste ord om Halos præstation. Der er masser af grunde til at være forsigtig. Alligevel, når de betragtes i forbindelse med de tidligere laboratoriebaserede undersøgelser, er resultaterne meget suggestive. Mit bedste gæt på dette tidspunkt er, at omhyggeligt implementeret hjernestimulering sandsynligvis er i stand til at forbedre udholdenhedspræstationen. Indtil nu har jeg været ret skeptisk over, at Halos setup når den tærskel. Men jeg er parat til at genoverveje.

Anbefalede: