Zdrowie

Mózg na dopingu

Numer 11/2018
Microgen / Shutterstock
Zbawienny wpływ medytacji na organizm znany jest od setek lat. Obecnie technikę tę próbuje się zmodyfikować i ulepszyć. Medytacja połączona ze stymulacją mózgu prądem elektrycznym to prawdziwa nowinka.
Schemat budowy ludzkiego mózgu.artellia/Shutterstock Schemat budowy ludzkiego mózgu.
Poszczególne fale mózgowe mają charakterystyczne częstotliwości.Christos Georghiou/Shutterstock Poszczególne fale mózgowe mają charakterystyczne częstotliwości.
Buddyjski mnich w czasie medytacji.Ninja SS/Shutterstock Buddyjski mnich w czasie medytacji.
Pobudzenie neuronów polega na zmianie stężenia jonów po obu stronach błony komórkowej.Bruce Blaus/Wikipedia Pobudzenie neuronów polega na zmianie stężenia jonów po obu stronach błony komórkowej.

Słowo „medytacja” pochodzi od łacińskiego meditatum, czyli „rozważać”, a historia praktyk medytacji sięga roku 1500 p.n.e. Już wtedy ludzie pragnęli wyćwiczyć umysł, wyciszyć się i choć na chwilę zatrzymać myśli. Bardzo często uprawianie medytacji związane było z praktykami religijnymi (m.in. buddyzm i hinduizm). Obecnie staje się ona narzędziem medycyny. Walczy ze stresem, zmniejsza wrażliwość na ból, poprawia pamięć, obniża ciśnienie krwi, modyfikuje ekspresję wielu genów (czyli ich odczytywanie) i spowalnia metabolizm. To właśnie dlatego stała się obiektem zainteresowania psychologów, fizjologów czy neurologów.

Według przeprowadzonych badań już 20 min medytacji dziennie wpływa na strukturę i funkcjonowanie mózgu, przynosząc wiele zdrowotnych korzyści praktykującym. Bez wątpienia siła ludzkiego umysłu jest niebywała, a dzięki medytacji można nauczyć się lepiej nim sterować. Na przykład praktykujący medytację buddyjscy mnisi potrafią siłą myśli zwiększyć temperaturę swojego ciała aż o 8°C, a naukowcy rozkładają ręce, bo ciągle nie potrafią opisać mechanizmu odpowiedzialnego za ten fenomen. Dzisiaj medytacja pojawia się w mediach, publikacjach naukowych, kolorowych magazynach i reklamach. Szacuje się, że wartość związanego z nią przemysłu w skali świata wynosi 74 mld funtów. W samych Stanach Zjednoczonych praktykuje ją ok. 30 mln ludzi. Medytacja znalazła się w centrum uwagi i dzięki pracy naukowców podlega ciągłym, choć często nietypowym, udoskonaleniom.

Trening umysłu

Według badaczy rodzaj medytacji należy dobrać do potrzeb osoby praktykującej. Podobnie jak zestawy ćwiczeń fizycznych, które rozwijają różne partie mięśni, różne techniki medytacji rozwijają odmienne rejony naszego mózgu. Eksperymenty przeprowadzone w Max-Planck--Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften w Niemczech trwały 9 miesięcy, a udział w nich wzięło 300 ochotników. Część z nich praktykowała tzw. medytację uważności (mindfulness), a część – medytację metta, polegającą na rozwijaniu współczucia i miłości. Grupą kontrolną w badaniu były osoby, które medytacji nie uprawiały w ogóle. Na początku i końcu ćwiczeń struktura mózgu uczestników została zobrazowana z wykorzystaniem techniki rezonansu magnetycznego (MRI). Okazało się, że u osób praktykujących mindfulness zwiększyła się grubość kory przedczołowej i płatów ciemieniowych, czyli struktur związanych z koncentracją, zapamiętywaniem i planowaniem. U osób z grupy drugiej (metta) odnotowano rozwój układu limbicznego, regulującego stany emocjonalne, i tzw. wyspy, struktury kresomózgowia odpowiadające za samoświadomość i empatię. Według badaczy kursy medytacji powinny być, podobnie jak zajęcia fitness, zaprojektowane pod kątem konkretnych rezultatów.

Na fali

Fale mózgowe to cykle aktywności bioelektrycznej mózgu, które monitoruje się za pomocą specjalistycznego sprzętu elektroencefalograficznego (EEG). W zależności od stopnia świadomości fale te wykazują odmienne częstotliwości. Na przykład fale beta (12– 28 Hz) występują przy codziennej aktywności, a alfa (8–13 Hz) – w stanie relaksu i odpoczynku. Badacze postanowili prześledzić częstotliwość fal mózgowych w trakcie medytacji. W tym celu ochotnikom umieszczono na głowach elektrody EEG, rejestrujące bioelektryczną aktywność mózgu. Reagują one na zmiany potencjału elektrycznego na powierzchni skóry, będące konsekwencją aktywności komórek nerwowych kory mózgowej. Rezultatem analiz jest elektroencefalogram – zapis zmian potencjału elektrycznego w czasie. Najczęściej rejestrowanymi falami u osób medytujących były fale theta (4–7 Hz). Co ciekawe, obserwuje się je również w czasie przeżywania hipnozy, intensywnych marzeń czy emocji. Mało tego, świadomość w zakresie tych fal pozwala na niesamowitą kontrolę nad ciałem – umożliwia sterowanie bólem, a nawet krwawieniem!

Podrażnić mózg

Nowoczesne spojrzenie na sztukę medytacji łączy praktyki duchowe i innowacyjne technologie. Okazuje się, że stymulacja mózgu w czasie ćwiczeń prądem elektrycznym o niskim natężeniu to świetny katalizator, dzięki któremu korzyści płynące z medytacji możemy zaobserwować dużo wcześniej. To nietypowe połączenie „wyciąga” z medytacji to, co najlepsze dla naszego zdrowia, znacznie szybciej niż ćwiczenia tradycyjne.

Do tej pory uważano, że na spektakularne efekty praktyk medytacji trzeba czekać dosyć długo. Przede wszystkim należy wykazać się dużą cierpliwością i ćwiczyć regularnie. Między innymi z tego powodu wielu potencjalnych adeptów tej sztuki szybko z niej rezygnuje. Dr Bashar Badran z Medical University of South Carolina postanowił więc opracować technikę pozwalającą nieco przyspieszyć bieg wydarzeń. Wymyślona przez niego metoda wykorzystuje przezczaszkową stymulację prądem stałym (tDCS), która zmienia ładunek elektryczny w błonach neuronów i moduluje specyficzne receptory neuronalne. Innowacyjność jego pomysłu opiera się właśnie na połączeniu tDSC i medytacji. Prąd przepływa pomiędzy dwiema elektrodami, z których jedna umieszczona jest nad okiem, a druga – nad skronią. Według naukowca zastosowanie elektrod sprawia, że ćwiczący są w stanie łatwiej i szybciej skoncentrować się oraz wyciszyć.

Aby udowodnić swoje założenia, Badran przeprowadził proste doświadczenie z 15 ochotnikami, którzy wcześniej nie mieli styczności z medytacją. W trakcie 20-minutowych sesji uczestnicy z grupy eksperymentalnej ćwiczyli z tDCS o natężeniu 1 i 2 mA, a grupa kontrolna nakładała elektrody, przez które prąd nie płynął w ogóle. Eksperyment trwał 3 miesiące, a po każdej z trzech sesji ochotnicy wypełniali ankiety dotyczące ich samopoczucia. Wyniki okazały się zaskakujące. Osoby z grupy z tDCS osiągnęły lepszy poziom wyciszenia w porównaniu z „placebo”, co w największej mierze umożliwia efektywną medytację i skupienie myśli. Medytację połączoną z tDCS badacze nazwali e-medytacją (elektroniczna medytacja).

Mózg na autopilocie

Gdy nie skupiamy się na konkretnej rzeczy czy zadaniu, najczęściej błądzimy gdzieś myślami. Spędzamy tak aż połowę czasu w ciągu dnia. I chociaż wydaje się nam, że mózg bierze sobie wtedy wolne, tak naprawdę bardzo intensywnie pracuje – wykorzystuje w tym czasie około 20% dostępnej dla ciała energii. Aktywna pozostaje wtedy tzw. sieć wzbudzeń podstawowych (DMN), czyli struktur, których zsynchronizowana aktywność spada podczas skupienia się na bodźcach zewnętrznych. Badania wykazały, że osoby praktykujące medytację przez 10 lat potrafią szybko i sprawnie wyłączyć swój DMN. Obserwuje się u nich zmiany w obrębie jego struktur, takich jak skrzyżowanie skroniowo-ciemieniowe, tylny zakręt obręczy i przedklinek. Podejrzewa się, że funkcjonowanie sieci „nicnierobienia” może mieć wpływ na rozwój chorób takich jak alzheimer, schizofrenia, depresja czy autyzm. A ponieważ e-medytacja wspomaga dezaktywację tego układu, przyspiesza pojawienie się prozdrowotnych rezultatów ćwiczeń.

tDCS dla każdego

Pojawienie się nowej techniki medytacji rodzi pytania o jej dostępność: czy można wykorzystać tDCS w domu, czy jedynie pod opieką lekarza? Na razie do autora tej metody zgłosiła się grupa zwolenników medytacji z prośbą o udostępnienie sprzętu. Z zamian zaoferowała „raporty” z odbywanych sesji. Według niej tDCS umożliwia wyciszenie umysłu nie w 30 min, lecz w 10, oraz zwiększa poczucie spokoju i bezpieczeństwa. Dlatego część z jej członków postanowiła kupić te urządzenia, aby mieć do nich stały dostęp. Badran już pracuje nad przenośnym sprzętem w formie opaski na głowę, która umożliwiałaby praktykowanie e -medytacji w dowolnym miejscu i czasie. Sceptycy podkreślają jednak, że zanim to nastąpi, należy dokładniej poznać ten mechanizm i jego długoterminowe oddziaływanie na organizm. Bo nadal nie potrafimy dokładnie opisać procesów leżących u podłoża samej medytacji. Przede wszystkim więc należy opracować lepsze, bardziej obiektywne metody ewaluacji – aktualne opierają się jedynie na subiektywnej opinii praktykujących. Pojawiają się też wątpliwości, czy należy jeszcze bardziej ulepszać same techniki medytacji, skoro czasem wywołuje ona skutki negatywne – halucynacje, a nawet psychozy. Jedno jest pewne: aby przekonać się o skuteczności bądź też nie e-medytacji, trzeba wypróbować ją na własnej głowie.

Tajna broń

Metodą tDSC oraz jej rezultatami zainteresowała się amerykańska armia. Już od jakiegoś czasu wojskowi badali wpływ jogi i medytacji na żołnierzy. Dzięki nim wojskowi mieli stać się odporni na stres i bardziej uważni. Oczekiwano też, że praktykowanie jogi poprawi pamięć, zdolność uczenia się i koncentrację adeptów. Badran współpracuje już z wojskowym instytutem badawczym (US Army Research Laboratory), aby określić, czy zastosowanie tDSC u żołnierzy przyspieszy nabycie tych umiejętności. Na co dzień wojskowi narażeni są na duży stres i obciążenia fizyczne. tDSC miałoby zwiększyć ich umiejętności radzenia sobie w trudnych, stresujących sytuacjach. Co ciekawe, udowodniono też, że tDSC działa lepiej niż kofeina, jeśli chodzi o zwiększenie koncentracji i pobudzenie organizmu. Miałoby też pomagać pilotom szybko i precyzyjnie namierzać cel.

tDSC narzędziem terapeutycznym?

Zdecydowanie do największych zalet metody tDSC należą prostota i niska inwazyjność. Możliwość modulowania aktywności mózgu z wykorzystaniem zewnętrznych elektrod budzi obecnie dość duże zainteresowanie lekarzy. Elektrody generujące prąd ukryte są w delikatnych osłonkach wykonanych z gąbki (ok. 4 cm2 powierzchni), by wyeliminować uczucie dyskomfortu podczas ich montowania na głowie pacjenta. Elektroda o ładunku dodatnim ma zwiększyć aktywność znajdujących się w jej pobliżu neuronów, podczas gdy elektroda o ładunku ujemnym działa odwrotnie, zmniejszając aktywność komórek nerwowych. Koncepcja terapeutycznego wykorzystania tDSC pojawiła się już niemal dekadę temu, jednak wciąż nie odkryto jej pełnego potencjału. Prowadzone w ostatnich latach badania rzucają nowe światło na efekty stymulacji mózgu prądem stałym. Stosowanie tDSC przez 5 dni u pacjentów, którzy przeszli udar, już po tygodniu poprawiło ich zdolność mówienia. Co więcej, udowodniono, że tDSC łagodzi migrenowe bóle głowy, wspomaga pamięć i zdolności matematyczne, a także zmniejsza objawy depresji. Dodatkowo kilka sesji może ograniczyć chęć zapalenia papierosa, dzięki czemu technika ta pomaga w walce z nałogiem.

Magnesy i mózg

Inną metodą modulowania aktywności komórek nerwowych jest wykorzystanie zamiast prądu elektrycznego pola magnetycznego. Przezczaszkowa stymulacja szybko zmieniającym się polem magnetycznym (TMS) została zaakceptowana do stosowania przez Agencję Żywności i Leków już w 2008 r. Uważa się, że może być idealną metodą alternatywną wobec antydepresantów ze względu na niski koszt oraz obiecujące rezultaty. Jest to szczególnie istotne, gdyż według Światowej Organizacji Zdrowia ok. 350 mln ludzi na świecie cierpi na depresję, która stała się obecnie najczęściej diagnozowaną jednostką chorobową. Co ważne, u mniej więcej 30% z nich lekarstwa nie pomagają. To właśnie dla nich TMS może okazać się ratunkiem. Metoda ta ma pobudzić do pracy obszar lewego płata czołowego, który u pacjentów z depresją jest mniej aktywny. Generujące pole magnetyczne niewielkie urządzenie przykłada się do odpowiedniego miejsca na głowie pacjenta, a codzienne sesje terapeutyczne trwają ok. 40 min (koszt jednej to ok. 200–400 dol.) i odbywają się przez 4–6 tyg. TMS jest całkowicie bezpieczna i rzadko obserwuje się skutki uboczne. W trakcie terapii pacjent może zajmować się różnymi czynnościami: czytać, oglądać telewizję czy rozmawiać. Jej efekty wyglądają bardzo obiecująco: u 58% pacjentów odnotowano spadek symptomów depresji aż o 50%, a u 37% choroba całkiem ustąpiła. Wciąż jednak należy badać mechanizm działania tej metody, by określić na przykład, jaka częstotliwość impulsów daje najlepsze efekty lecznicze oraz ile sesji potrzeba do pełnej remisji choroby, a przede wszystkim ustalić przebieg procesów modyfikujących funkcjonowanie komórek nerwowych.

Magnes na lekarstwo

Na chorobę Alzheimera, powodującą obumieranie komórek nerwowych, cierpi obecnie na świecie ponad 46 mln ludzi. Przyczyny i jej przebieg nadal pozostają słabo poznane. Głównym objawem są postępujące zaburzenia pamięci krótkotrwałej. Nie istnieje skuteczna metoda walki z tym schorzeniem, a do dyspozycji mamy jedynie leczenie objawowe. Przeraża też fakt, że ponad 99% prób klinicznych leków do walki z alzheimerem zakończyło się fiaskiem. Dlatego istnieje silna potrzebna poszukiwania alternatywnych terapii tej choroby. Z pomocą osobom cierpiącym na nią przychodzi urządzenie NeuroAD, stosowane obecnie w kilku krajach europejskich i Stanach Zjednoczonych. Niestety sześciotygodniowa terapia nim to koszt ok. 7 tys. dol. System przypomina wyglądem fotel dentystyczny, tyle że na głowie pacjenta umieszcza się urządzenie generujące pole magnetyczne. Gdy osoba patrzy na monitor i wykonuje proste ćwiczenia umysłowe, pole magnetyczne wpływa na aktywność neuronów w mózgu – powoduje depolaryzację komórek, polegającą na zmianie układu ładunków elektrycznych na jej błonie. Najprawdopodobniej zwiększa to tempo tworzenia się połączeń (synaps) między neuronami, które pracują podczas wykonywania zadań wyświetlanych na monitorze. Na przykład na ekranie pojawia się zdjęcie psa, a pacjent musi wybrać jedną z dwóch opcji: czy to zwierzę, czy może owoc. W ten sposób NeuroAD aktywuje tzw. ośrodek Wernickego odpowiedzialny za rozpoznawanie wyrazów i mowę. Sześciotygodniowa terapia z NeuroAD u pacjentów na wczesnym etapie choroby wykazała lepsze wyniki testów poznawczych.

Okazuje się również, że TMS wywołuje pozytywne efekty u zdrowych osób. W przeprowadzonym niedawno badaniu wzięło udział 16 młodych ochotników, u których z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego zobrazowano ośrodek pamięci skojarzeniowej (hipokamp), a następnie poddano go stymulacji TMS (umieszczając urządzenie za lewym uchem) przez 20 min na dobę przez 5 dni. Aby sprawdzić, czy pamięć ochotników się poprawiła, wykonano prosty test polegający na zapamiętywaniu przypadkowych wyrazów w odpowiedniej kolejności. Okazało się, że osoby po terapii TMS uzyskały wyniki lepsze o 33% od tych, które TMS nie doświadczyły. Co więcej, po 15 dniach od ukończenia badania po raz kolejny zobrazowano hipokamp jego uczestników i stwierdzono w nim zwiększone wytwarzanie połączeń między komórkami nerwowymi.

Nowe nieinwazyjne techniki stymulacji mózgu niosą ze sobą wiele korzyści zdrowotnych. Nadal jednak nie wiadomo, jaki dokładnie mechanizm stoi za obserwowanymi rezultatami. Niepewne są także długofalowe efekty tych metod. Sprzęt umożliwiający przeprowadzenie sesji tDSC można nabyć za mniej niż 200 dol. Eksperci mają jednak wątpliwości, czy rzeczywiście urządzenia takie powinny być dostępne dla każdego. Chociaż nie zaobserwowano negatywnych skutków ubocznych tej techniki, wciąż wiele pytań jej dotyczących pozostaje bez odpowiedzi, a praktykujący na własną rękę robią to również na własną odpowiedzialność. Czas pokaże, czy nieinwazyjna stymulacja mózgu to rewolucja, czy niewypał.

Katarzyna Kornicka
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Katedra Biologii Eksperymentalnej

01.11.2018 Numer 11/2018

Czytaj także

Reklama
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną