Is het mogelijk om de hersenkracht te vergroten met elektrische schokken?

In de zomer van 2010 verstuikte Ryan Clark zijn enkel tijdens een gymles. Het ongemak van het ongeval was groter dan de pijn. Hij gebruikte een week krukken tot zijn enkel genezen was. Toen, zes weken later, keerde de pijn terug - alleen deze keer was het veel erger. Ryan belandde in een rolstoel, niet in staat de pijn van het lopen te verdragen.

Het gebruik van medicijnen en revalidatie hielp de jongeman met de pijn en na zes weken herstelde hij. Het duurde niet lang voordat hij opnieuw gewond raakte, en na de derde keer was de pijn van de jongen ondraaglijk. "Ze waren gewoon normale verwondingen aan een negenjarige", zegt Ryan's vader, Vince.

De jongen kon zijn enkel niet eens bewegen, alsof zijn spieren hard waren, en de pijn was zo intens dat hij tremoren en spasmen had. Ryan werd uiteindelijk gediagnosticeerd met complex regionaal pijnsyndroom, een ziekte die een op de miljoen kinderen van zijn leeftijd treft. De zaak van de jongen was complex, omdat pijnstillers geen effect hadden.

Vince Clark, die het Centrum voor Psychologie en Neurowetenschappen van de Universiteit van New Mexico in Albuquerque runt, raakte geïnteresseerd in de zaak van de jongen en dacht dat hij hem kon helpen met onderzoeksmethoden die hij leidde. Dit wordt transcraniële gelijkstroomstimulatie (TDCS) genoemd en omvat de toepassing van licht en directionele elektrische stromen op het hoofd.

TDCS behoort tot een groep technieken die bekend staan ​​als "niet-invasieve hersenstimulatie" omdat er geen chirurgie bij betrokken is. TDCS bestaat op experimentele basis en in 2010 bleek het nuttig voor pijnverlichting en hoop op behandeling voor duizenden mensen. Maar afgezien van de pijn, lijkt het gebruik van hoofdschokken de hersenen te stimuleren, het geheugen en de aandacht bij gezonde mensen te verbeteren.

En die interesse toonde was het Amerikaanse ministerie van Defensie (DoD), dat vroeg of het ten goede kon komen aan het Amerikaanse leger. Tegen de tijd dat Ryan ziek werd, bracht Clark de studies naar DoD voor financiering, en de resultaten trokken onmiddellijk de aandacht van het leger.

Het verhaal van hersenschok

Het basisconcept van tDCS, dat gelijkstroom gebruikt om een ​​interessegebied in de hersenen te stimuleren, bestaat al meer dan 100 jaar. Zelfs vóór de 19e eeuw waren er een aantal rudimentaire experimenten die gebruik maakten van de techniek door experimenten op dieren en mensen.

Het was dankzij deze eerste studies dat de techniek naar het medische veld werd gebracht. In 1803 begon Aldini een studie waarin hij beweerde aan te tonen dat de directe stroomstimulatietechniek het humeur van melancholische patiënten kon verbeteren, inclusief het beweren dat hij een 27-jarige depressieve boer had genezen met alleen elektrische stimulatie.

Aldini's experimenten met elektriciteit waren het begin van een lange en beroemde aflevering in de geschiedenis van de psychiatrie. Schoktherapie (elektroconvulsietherapie), die sterk genoeg stromingen vereiste om aanvallen te veroorzaken, werd geïntroduceerd in de late jaren 1930. Echter, met de opkomst van nieuwe effectieve medicamenteuze behandelingen, evenals publieke kritiek op het onmenselijke gebruik van electroshock bij psychiatrische patiënten., ze raakte in onbruik. Hoewel de techniek over het algemeen werd afgekeurd, bestudeerden neurowetenschappers de effecten ervan op dieren.

In de jaren zestig ontdekten wetenschappers dat tDCS, waarbij stromen tot 1000 keer minder krachtig zijn dan die gebruikt bij elektroconvulsietherapie, hersencellen kan beïnvloeden en kan helpen bij ernstige depressie. Maar de medicijnen zagen er nog steeds veelbelovend uit als psychiatrische behandelingen, en dus werd de tDCS weer opgeheven.

Toen, in de jaren tachtig, kende elektroshocktherapie een opleving. Het werd duidelijk dat ze sommige patiënten met een ernstige depressie kon behandelen voor wie de medicijnen geen effect hadden. Tegelijkertijd groeide de belangstelling voor een techniek genaamd transcraniële magnetische stimulatie (TMS).

De patiënt die een TMS-sessie ondergaat, ondervindt geen ongemak en hij hoeft alleen maar stil te staan ​​terwijl een toverstok boven de schedel een magnetisch veld genereert dat de hersenen binnendringt. Dit kan depressie verlichten en ook helpen bij revalidatie na een beroerte of hoofdletsel.

In 2000 meldden Michael Nitsche en Walter Paulus aan de Universiteit van Göttingen, Duitsland, dat tDCS de reactie van een persoon op magnetische stimulatie zou kunnen veranderen. Terwijl hersencellen worden gestimuleerd in TMS, produceert tDCS een meer plotselinge en voor de hand liggende verandering. De interesse van neurowetenschappers in tDCS is opnieuw gesticht door studies van Göttingen.

Praktische en algemeen belang resultaten werden echter alleen verkregen na het gebruik van gezonde mensen die alleen waren opgenomen in de hersenvergelijkingen. Vanaf dat moment werd vastgesteld dat tDCS niet alleen effect zou hebben op patiënten maar op gezonde mensen. Voorlopige resultaten toonden aan dat de techniek het leren en het geheugen kon verbeteren.

Terug naar het leger

Op dit punt heeft het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), onderdeel van het ministerie van Defensie dat verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van nieuwe technologieën voor militair gebruik, het onderzoeksvoorstel gelanceerd op een gebied dat zij het "Versnelde leren" hebben genoemd. ".

Ondanks alle veelbelovende inspanningen en resultaten, worden de doelstellingen niet altijd bereikt, en soms was het tegenovergestelde waar. Dit komt door de complexiteit van de hersenen, zegt Clark, en wetenschappers hebben nu alleen technologieën waarmee beelden van de hersenen kunnen functioneren. Het gooien van een elektrische stroom op de verkeerde plaats zal een andere reactie veroorzaken dan u wilt.

Ondanks militaire interesse en DoD-financiering heeft het onderzoek problemen. Voor Clark gaat zijn onderzoek niet fundamenteel over het helpen van een soldaat bij het identificeren en aanpakken van een bedreiging - wat in de echte wereld mogelijk het identificeren en doden van een vijand inhoudt - maar eerder onderzoeken hoe het brein bedreigingen detecteert.

Het leger streeft echter niet hetzelfde ideaal na en het doel was wapens te ontwikkelen. Tegen de tijd dat het experiment werd toegekend door DARPA, begon de focus van het Mind Research Network (MRN) steeds meer te verschuiven naar het ontwikkelen van hulpmiddelen die het leger zou kunnen gebruiken, zegt Clark.

"Ik mag niet zeggen wat er is besproken, maar ik kan een paar mogelijkheden noemen", zegt hij. "Een apparaat dat vijandelijke troepen bewusteloos maakt of ze te verward of verdrietig maakt om te vechten.

Er zijn ook wapens die gedachten of overtuigingen veranderen, direct van invloed zijn op de besluitvorming of een gevoel van "beloning" in je hersenen creëren voor het veranderen van je gedrag. Het is ook mogelijk om iemand bewust te houden terwijl hij wordt gemarteld. Clark had zelfs gehoord van het gebruik van ETCC om de sniper-training te verbeteren, wat hij niet goedkeurde.

Clark verloor zijn functie in 2009 nadat een fout werd gevonden bij het betalen van bonussen aan onderzoeksassistenten voor het door DARPA geleide project. Clark zegt dat het niet zo serieus was, maar in de context van zijn geschillen met collega's over de richting van het instituut, maakte het feit de situatie erger. Dit duwde hem ook weg van de volgende fasen van het onderzoek.

Weinig financieringsmogelijkheden

De onderzoeker fungeert nog steeds als onderzoekstoezichthouder bij MRN, maar werkt voornamelijk aan de universiteit. Hierdoor is geld schaars en probeert hij op alle mogelijke manieren financiering te krijgen om zijn onderzoek voort te zetten en niet verbonden te zijn met het leger.

Farmaceutische bedrijven zijn niet geïnteresseerd in het betalen voor onderzoek omdat ETCC geen geneesmiddel is en in sommige gevallen concurreert en zelfs grote voordelen kan hebben. "Het circuleert niet door het lichaam, dus het heeft geen invloed op andere organen die de meeste medicijnen kunnen beschadigen, " zegt Clark.

“Het is niet verslavend. Als er een probleem is, kunt u dit binnen enkele seconden uitschakelen. Het is ook goedkoop. " Deze voordelen beperken helaas de opties van onderzoekers tot door de overheid gefinancierde organisaties (die niet veel geld uitgeven aan ETCC-onderzoek), particuliere defensie of militaire bedrijven.

In het verleden heeft DoD-financiering innovaties opgeleverd die een enorme impact hebben gehad op het maatschappelijk leven - denk aan het Global Satellite Positioning System (GPS) of ruisonderdrukkende hoofdtelefoons, naast vele andere technologieën die nu voor civiel gebruik worden gebruikt. De ETCC lijkt er echter niet een van te zijn.

Clark zamelt momenteel geld in dat hem in staat stelt zijn onderzoek voort te zetten om mensen te helpen - de behandeling van alcoholisten, het verminderen van hallucinaties bij mensen met schizofrenie en het beheersen van impulsief gedrag geassocieerd met foetaal alcoholsyndroom. Hoewel onderzoek met ETCC goedkoop is, is financiering moeilijk te verkrijgen.

Een andere bevinding waarbij tDCS ook goed lijkt te werken, is gerelateerd aan pijn bij patiënten die niet goed reageren op conventionele pijnstillers zoals chronische en beschadigde zenuwen.

In deze gevallen is het doel meestal de motorische cortex en het idee is om de tekenen van pijn te verminderen, en dat is precies wat uw zoon Ryan treft, Clark's grootste motivatie voor onderzoek naar tDCS. Gezien de recente snelle opkomst van ETCC-onderzoek gepubliceerd in academische tijdschriften, hoopt Clark dat het National Institute of Health (NIH) gecontroleerde studies en beter uitgeruste laboratoria kan financieren.

Daarnaast kan het zijn dat onderzoek naar militaire wapens technologieën wordt die worden gebruikt om de mentale vermogens van burgers te verbeteren en een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop we leren.