Это исследование, опубликованное в журнале Cortex, показало, что использование 10-герцового тока, проходящего через электроды, прикрепленные к коже черепа, усиливает естественные альфа-колебания мозга — заметные ритмические паттерны, которые можно увидеть на электроэнцефалограмме или ЭЭГ.«Это исследование является подтверждением концепции», — сказал старший автор Флавио Фролих, доктор философии, доцент кафедры психиатрии, клеточной биологии и физиологии, биомедицинской инженерии и неврологии. «Мы представили первые доказательства того, что именно усиление альфа-колебаний является причинным триггером определенного и сложного поведения — в данном случае творчества. Но наша цель — использовать этот подход, чтобы помочь людям с неврологическими и психическими заболеваниями.
Например, , есть убедительные доказательства того, что у людей с депрессией нарушены альфа-колебания. Если бы мы могли улучшить эти модели мозговой активности, то потенциально могли бы помочь многим людям ».
Frohlich, который также является членом Центра нейробиологии UNC, теперь в сотрудничестве с Дэвидом Рубиновым, доктором медицины, заведующим кафедрой психиатрии, использует этот конкретный вид стимуляции мозга в двух клинических испытаниях для людей с большим депрессивным расстройством и предменструальным расстройством. дисфорическое расстройство, или ПМДР — тяжелая форма предменструального синдрома. В настоящее время ведется набор участников для обоих испытаний.
«Тот факт, что нам удалось повысить креативность частотно-зависимым способом — в тщательно проведенном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании — не означает, что мы определенно можем лечить людей с депрессией», — предупреждает Фролих. «Но если люди с депрессией застряли в образе мышления и не могут должным образом взаимодействовать с реальностью, то мы думаем, что, возможно, усиление альфа-колебаний могло бы стать для них значимой, неинвазивной и недорогой парадигмой лечения — аналогично тому, как она способствовала развитию творческих способностей. у здоровых участников ".Ритмы мозгаВ центре исследований Фрелиха находятся нейронные колебания — естественные ритмические электрические паттерны, которые нейроны генерируют и повторяют по всему мозгу. Альфа-колебания происходят в диапазоне частот от 8 до 12 Гц 9 (или циклов в секунду).
Они были открыты в 1929 году Гансом Бергером, который изобрел ЭЭГ. Альфа-колебания наиболее заметны, когда мы закрываем глаза и не обращаем внимания на сенсорные стимулы — вещи, которые мы видим, чувствуем, пробуем на вкус, обоняем и слышим.«Долгое время люди думали, что альфа-волны представляют собой бездействие мозга», — сказал Фролих. «Но за последние 20 лет мы разработали гораздо лучшее понимание.
Наш мозг не тратит энергию зря, создавая эти модели. Когда мозг отделен от окружающей среды, он по-прежнему выполняет важные дела».Когда альфа-колебания заметны, ваши сенсорные сигналы могут быть отключены, когда вы мечтаете, медитируете или придумываете идеи.
Но когда происходит что-то, требующее действий, ваш мозг немедленно перенаправляет внимание на то, что происходит вокруг вас. Вы полностью переходите в онлайн, и альфа-колебания исчезают. Другие колебания на более высоких частотах, такие как гамма-колебания, вступают во владение.Зная это, другие исследователи начали связывать альфа-колебания с творчеством.
Фрелих намеревался найти улики. Его идея была проста. Если бы он смог улучшить ритмические паттерны альфа-колебаний для улучшения творческих способностей, тогда можно было бы усилить альфа-осцилляции, чтобы помочь людям с депрессией и другими состояниями центральной нервной системы, которые, по-видимому, связаны с теми же паттернами мозга.В течение трех лет его лаборатория использовала компьютерное моделирование и другие эксперименты, чтобы отточить методику улучшения альфа-колебаний.
Для исследования Cortex команда Фрелиха набрала 20 здоровых взрослых людей. Исследователи поместили электроды на каждую сторону лобной части головы каждого участника, а третий электрод — к задней части черепа. Таким образом, стимуляция альфа-колебаний частотой 10 Гц для каждой стороны коры головного мозга будет синхронной.
Это ключевое отличие метода Фрелиха от других методов стимуляции мозга.
Каждый участник прошел два сеанса. Во время одного сеанса исследователи использовали фиктивную стимуляцию с частотой 10 Гц всего в течение пяти минут. В начале пяти минут участники почувствовали легкое покалывание.
В течение следующих 25 минут каждый участник продолжал проходить Тест творческого мышления Торранса, всеобъемлющий и широко используемый тест на творчество. В одном задании каждому участнику показывали небольшую часть иллюстрации — иногда просто изогнутую линию на листе бумаги. Участники использовали линию, чтобы завершить иллюстрацию, и написали заголовок, когда закончили.
В другом сеансе каждый участник проходил тот же протокол, за исключением того, что их стимулировали с частотой 10 Гц в течение всех 30 минут во время выполнения теста Торранса. Ощущение покалывания возникало только в начале стимуляции, гарантируя, что каждый участник не знал, какой сеанс был контрольным.Поскольку оценка творческих способностей или выставление оценок за тест может включать в себя субъективность, Фролих отправил работу каждого участника в компанию, создавшую тест. «Мы даже не сказали компании, что делаем», — сказал Фролих. «Мы просто попросили их оценить тесты».
Затем команда Фрёлиха сравнила оценку творческих способностей каждого участника за каждую сессию. Он обнаружил, что во время 30-минутных сеансов стимуляции участники набирали в среднем на 7,4 процентных пункта выше, чем во время контрольных сеансов.«Это довольно большая разница, когда дело касается творчества», — сказал Фролих. «Некоторые участники продемонстрировали невероятные улучшения в творчестве.
Это был очень явный эффект».Конкретный шаблон
Но возник вопрос. Что, если электрическая стимуляция просто вызывает общий электрический эффект на мозг, независимый от альфа-колебаний?
Чтобы выяснить это, команда Фрелиха провела те же эксперименты, но использовала электрический ток 40 Гц, который попадает в диапазон гамма-частот, обычно связанный с сенсорной обработкой — когда мозг вычисляет то, что мы видим, касаемся или слышим.«Использование 40 Гц не повлияло на творчество», — сказал Фролих. «Эффект, который мы наблюдали, был специфическим для 10-герцовых альфа-колебаний. Здесь нет статистических уловок. Вам просто нужно посмотреть на тест каждого участника, чтобы увидеть эти эффекты».
Фролих сказал, что он понимает, что некоторые люди могут захотеть извлечь выгоду из такого рода исследований, чтобы повысить творческий потенциал в своей повседневной жизни, но он предостерег от этого. «Мы не знаем, есть ли долгосрочные проблемы с безопасностью», — сказал он. «Мы провели хорошо контролируемое разовое исследование и обнаружили острый эффект».«Кроме того, у меня есть сильные этические опасения по поводу улучшения когнитивных способностей у здоровых взрослых, так же как у спортивных болельщиков могут возникнуть опасения по поводу улучшения спортивных показателей за счет использования препаратов, улучшающих спортивные результаты».Вместо этого Фролих сосредоточен на лечении людей с депрессией и другими психическими расстройствами, такими как шизофрения, для которых когнитивный дефицит в повседневной жизни является серьезной проблемой.
«Есть люди с когнитивными нарушениями, которые нуждаются в помощи, а иногда нет лекарств, которые помогают, или лекарства имеют серьезные побочные эффекты», — сказал Фролих. «Помогая этим группам людей, мы проводим такие исследования».