Gehirnstimulierende Kopfhörer können doch funktionieren
Gehirnstimulierende Kopfhörer können doch funktionieren
Anonim

Der Hype um die Technologie ist den Beweisen vorausgeeilt. Jetzt könnten die Beweise aufgeholt werden.

Aus rein wissenschaftlicher Sicht ist die Idee, dass Sie Ihre körperlichen Grenzen ändern können, indem Sie ein wenig elektrischen Strom durch Ihr Gehirn rieseln lassen, ziemlich erstaunlich. Ohne etwas daran zu ändern, wie sich Ihre Muskeln zusammenziehen, wie stark Sie atmen oder wie schnell Ihr Herz schlägt, können Sie (theoretisch) weiter oder schneller gehen - denn elektrische Stimulation, die genau auf den richtigen Teil des Gehirns angewendet wird, macht alles sich leichter fühlen. Es ist eine ziemlich beeindruckende Illustration der Rolle des Gehirns bei der Festlegung physischer Grenzen.

In der Praxis ist das Wasser etwas schlammiger. Sollen wir wirklich den Beginn einer neuen Ära des Gehirndopings feiern, in der jeder, der ganz oben aufs Podest strebt, seinen Schädel verdrahten muss? Ich habe in den letzten Jahren viel über eine Technik geschrieben, die als transkranielle Gleichstrom-Gehirnstimulation bezeichnet wird (zuletzt hier), und ich war insgeheim erleichtert, dass es, obwohl sie in der streng kontrollierten Umgebung des Labors zu funktionieren scheint, es gab wenig oder keine überzeugenden Beweise dafür, dass kommerziell erhältliche Geräte wie das von Halo Neuroscience das Gleiche tun.

Das kann sich zum Guten oder zum Schlechten ändern. Letzten Monat wurden zwei neue Studien veröffentlicht, die signifikante Verbesserungen der sportlichen Leistung zeigten – eine beim Laufen, eine beim Radfahren mit den Gehirnstimulationskopfhörern von Halo. Beide Studien sind klein, und beide lassen einige Fragen offen. Aber da die Hirnstimulation in Richtung Mainstream abdriftet, lohnt es sich, einen Blick auf die neuen Erkenntnisse zu werfen.

Wenn Sie einen schwachen elektrischen Strom - normalerweise etwa 2 Milliampere, hundertmal kleiner als der, der in der Elektrokrampftherapie verwendet wird - durch Ihr Gehirn laufen lassen, verändert dies die Erregbarkeit der betroffenen Neuronen, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass sie während der Stunde oder so feuern, etwas höher ist nach Hirnstimulation. Es gibt viele verschiedene Theorien (und widersprüchliche Beweise) darüber, wie oder warum diese Technik die Ausdauer steigern könnte, aber die, die ich am überzeugendsten finde, ist die folgende:

Um mit dem Fahrrad in die Pedale zu treten, benötigen Sie eine Region Ihres Gehirns, den motorischen Kortex, um Signale an Ihre Muskeln zu senden. Wenn Sie eine Gehirnstimulation auf Ihren motorischen Kortex anwenden, können diese Gehirnsignale „leichter“von Neuron zu Neuron weitergegeben werden. Einer Theorie zufolge wird Ihr subjektives Anstrengungsempfinden zumindest teilweise von der Größe der Gehirnaktivierung bestimmt, die erforderlich ist, um Ihre Muskeln in Bewegung zu setzen. Wenn es also einfacher ist, die notwendigen Gehirnsignale zu erzeugen und zu übertragen, wird sich das Treten oder Laufen in einem bestimmten Tempo einfacher anfühlen – und Sie können schneller gehen oder ein bestimmtes Tempo länger halten.

Infolgedessen war die wichtigste Erkenntnis in einigen der überzeugenderen Studien zur Hirnstimulation, dass eine verbesserte Ausdauerleistung mit einem reduzierten Anstrengungsgefühl gleich zu Beginn des Trainings einhergeht (wie z. B. in der Grafik dargestellt). In diesem Artikel). Das ist die rauchende Waffe, nach der Sie suchen müssen.

Eine der neuen Studien, die in PLOS One veröffentlicht wurden, stammt von einer Forschergruppe in Südkorea unter der Leitung von Joung-Kyue Han von der Chung-Ang-Universität. Zehn Freiwillige führten einen Lauftest zur Zeit bis zur Erschöpfung bei 80 Prozent der VO2max durch, einem Tempo, das sie etwa 20 Minuten lang durchhalten konnten. Vor dem Lauftest erhielten sie 20 Minuten entweder echte oder Schein-Gehirnstimulation mit Halo-Kopfhörern. Jeder Freiwillige führte den Test zweimal im Abstand von einigen Tagen durch, einmal in jeder Bedingung, in randomisierter Reihenfolge.

Nach der echten Hirnstimulation hielten die Läufer im Dauertest rund 15 Prozent länger durch: 21,18 Minuten gegenüber 18,44 Minuten im Durchschnitt. Sieben der 10 Freiwilligen erzielten bessere Ergebnisse bei der Hirnstimulation. Wegen der zusätzlichen Energie, die selbst für geringfügige Tempoänderungen erforderlich ist, neigen Tests zur Erschöpfung zur Erschöpfung zu viel größeren Leistungsänderungen als Rennen oder Zeitfahren: Eine konservative Schätzung ist, dass eine 15-prozentige Erhöhung der Erschöpfung die entspricht etwa 1 Prozent schneller in einem Rennen. Trotzdem ist das eine große Sache.

Keine der Messungen unterhalb des Nackens konnte die Leistungsänderung erklären: Herzfrequenz, Sauerstoffverbrauch und Atmung waren zu jedem Zeitpunkt mit oder ohne Hirnstimulation gleich. Unerwarteterweise war auch die subjektive Bewertung der empfundenen Anstrengung bei beiden Bedingungen gleich. Das untergräbt die Vorstellung, dass Sie länger auf dem Laufband aushalten, weil es sich einfacher anfühlt, und steht im Widerspruch zu den oben genannten vorherigen Ergebnissen. Obwohl dieses Ergebnis in dem Papier ausführlich diskutiert wird, sind sie sich unter dem Strich nicht sicher, was sie davon halten sollen.

Der zweite Artikel, der in Frontiers in Physiology von einer Gruppe unter der Leitung von Xinyan Zheng von der Shanghai University of Sport in China veröffentlicht wurde, befasst sich mit Sprint-Radfahren und kognitiver Leistung. Das Design ist ziemlich ähnlich, mit neun Freiwilligen, die eine Radfahraufgabe ausführen, die fünf Sprints von jeweils sechs Sekunden und 24 Sekunden leichtes Treten dazwischen umfasst.

Die zusätzliche Wendung war die Aufnahme von zwei kognitiven Tests, einer vor der Hirnstimulation und einer nach dem Fahrradtest. Sie verwendeten einen sogenannten Stroop-Test, bei dem auf Farbwörter (wie „grün“) reagiert wird, wenn sie auf einem Bildschirm in einer Schriftfarbe aufleuchten, die mit dem Wort möglicherweise nicht übereinstimmt. Vertrauen Sie mir, es ist noch verwirrender, als es sich anhört, wenn Sie es versuchen! Es ist ein Test der exekutiven Funktion, der manchmal verwendet wird, um zu beurteilen, wie Ihre Reaktionszeit und Ihre Entscheidungsfindung von geistiger Erschöpfung beeinflusst werden.

Auch hier schnitten die Probanden nach der Hirnstimulation besser ab, obwohl sie in diesen ultrakurzen Sechs-Sekunden-Sprints die wahrgenommene Anstrengung (die vermutlich sowieso jedes Mal ausgereizt wurde) nicht messen konnten. So sah die durchschnittliche Leistungsabgabe in den Sprints mit (dunkle Quadrate) und ohne (helle Quadrate) Hirnstimulation aus:

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Die kognitiven Ergebnisse waren etwas schwieriger zu analysieren, aber es scheint, dass es einen Vorteil gab. Beim „inkongruenten“Stroop-Test (der kniffligeren Situation, in der Wort und Schriftfarbe nicht übereinstimmen) nahm die Antwortgenauigkeitsrate nach dem Training nach einer Scheinhirnstimulation ab, stieg jedoch nach dem Training nach einer echten Stimulation an. Einige der anderen Ergebnisse wie Reaktionszeit und „kongruente“Genauigkeit zeigen keine Wirkung, daher bin ich bei diesen Ergebnissen viel weniger zuversichtlich, aber die Forscher weisen darauf hin, dass die kognitive Steigerung, wenn sie echt ist, im Sport signifikant sein könnte bei denen es auf Entscheidungen ankommt, wie Fußball, und technische Sportarten wie Skifahren und Mountainbiken.

Interessantes Zeug, aber auf die Gefahr hin, wie ein Partygänger zu klingen, lassen Sie mich auf einige Vorbehalte zurückkommen. Die Diskussionsabschnitte beider Papiere enthalten alle möglichen „bio-plausiblen“Ideen darüber, wie die Gehirnstimulation funktionieren könnte: Gehirnbereich A könnte mit Gehirnbereich B sprechen, der Gehirnbereich C sprechen könnte, die alle unterschiedliche Rollen spielen, und irgendwie führt dies dazu, dass du schneller läufst, obwohl sich dein Anstrengungsgefühl nicht wirklich geändert hat. Da sind viele „Macht“drin.

(Okay, ich kann nicht widerstehen. Hier ist ein kurzes Beispiel aus dem Fahrradpapier: „Erstens reduziert der sensorische Input vom peripheren System auf M1 die motorische Leistung (suprapinale Ermüdung) und eine neurale Bahn, die das Rückenmark, den Thalamus und sekundär miteinander verbindet somatosensorischer Kortex, medialer insulärer Kortex, posteriorer cingulärer Kortex, anteriorer cingulärer Kortex, prämotorischer Bereich, ergänzender motorischer Bereich (SMA) und primärer motorischer Kortex bilden das Hemmsystem…“Der Absatz geht eine Weile so weiter und schließt dann: „Dies Hypothese muss in zukünftigen Studien evaluiert werden.“)

Nur weil etwas kompliziert ist, heißt das nicht, dass es falsch ist. Aber das Versagen der Studien, einige klare Erkenntnisse darüber zu liefern, wie die Leistung gesteigert wird, ist etwas besorgniserregend. Ich wäre viel zuversichtlicher in die Ergebnisse, wenn die laufende Studie eine veränderte Wahrnehmung der Anstrengung gezeigt hätte, wie dies bei früheren laborbasierten Studien der Fall war.

Eine andere Sache, die mich interessiert, ist die Platzierung der Elektroden. Um einen elektrischen Strom zu leiten, benötigen Sie zwei Elektroden. Bei dieser Form der Hirnstimulation erhöht die Anode die Erregbarkeit benachbarter Neuronen; die Kathode hat den gegenteiligen Effekt und verringert die Erregbarkeit. Bereits 2017 schlug der Forscher der University of Kent, Alexis Mauger, vor, dass einer der Gründe für die inkonsistenten Ergebnisse in Studien zur Hirnstimulation darin besteht, dass die negativen Auswirkungen der Kathode die positiven Auswirkungen der Anode beeinträchtigen. Durch das Verschieben der Kathode vom Schädel auf die Schulter erzielte er konstantere leistungssteigernde Ergebnisse.

Die Konfiguration der Halo-Kopfhörer in den Studien umfasst drei Elektroden: eine Anode direkt am Kopf und zwei Kathoden auf beiden Seiten zum Ohr hin (stellen Sie sich einen typischen Kopfhörer vor, bei dem das Band über die Oberseite des Kopfes verläuft). Kopf). Theoretisch sendet dies einen erregbarkeitssteigernden Strom durch den motorischen Kortex auf beiden Seiten des Oberkopfes. Doch wie entscheidend ist die genaue Position der Elektroden? Gibt es negative Auswirkungen, wenn die Kathoden so nahe an der Anode sind?

Eine Antwort auf diese Fragen wäre: Hey, die Läufer und Radfahrer haben ihre Leistung verbessert, also sind die Elektroden offensichtlich in Ordnung, so wie sie sind. Aber das ist eine riskante Schlussfolgerung. Dies ist eine ziemlich sexy neue Technologie, und ich vermute, dass Dutzende von Laboren auf der ganzen Welt Experimente mit Halo durchführen. Dies sind die ersten leistungsbezogenen Studien, die ich gesehen habe – aber es ist unmöglich zu wissen, wie viele andere in Schreibtischschubladen sitzen, weil die Ergebnisse als zu langweilig angesehen wurden, um sie zu veröffentlichen.

Mit anderen Worten, diese Studien geben keineswegs das letzte Wort über Halos Leistung. Es gibt viele Gründe, vorsichtig zu bleiben. Dennoch sind die Ergebnisse, wenn man sie in Verbindung mit den vorherigen laborbasierten Studien betrachtet, sehr aufschlussreich. Meine beste Vermutung zu diesem Zeitpunkt ist, dass eine sorgfältig durchgeführte Hirnstimulation wahrscheinlich in der Lage ist, die Ausdauerleistung zu verbessern. Bis jetzt war ich ziemlich skeptisch, ob das Setup von Halos diese Schwelle erreicht. Aber ich bin bereit, es noch einmal zu überdenken.

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