Может ли транскраниальная магнитная стимуляция облегчить обучение?

К сожалению (или я должен быть счастлив, что Google такой замечательный? Не говоря уже о скорости научного прогресса !), все, что мне действительно нужно было сделать, чтобы найти ответ, это выполнить поиск Google по запросу «обучение транскраниальной магнитной стимуляции» . Первое попадание, страница ScienceDaily (Рурский университет Бохума, 2011 г.) , содержит ссылки на некоторые журналы (Mix, Benali, Eysel, & Funke, 2010 г.; Benali et al., 2011 г.), которые эффективно говорят (в терминах непрофессионала): « Да! » Вот краткое изложение ScienceDaily (остальное я дам вам прочитать в источнике):

То, что звучит как научная фантастика, на самом деле возможно: благодаря магнитной стимуляции можно целенаправленно влиять на активность определенных нервных клеток мозга. Что происходит в мозгу в этом контексте, до сих пор неясно. Медицинские эксперты теперь показали, что различные модели стимулов изменяют активность различных типов нейронных клеток. Кроме того, определенные модели стимулов способствовали более легкому обучению крыс . [Выделение добавлено.]

Чтобы показать, как усердно я работаю, чтобы действительно заработать эту вашу награду, вот краткое изложение второго запроса Google, обзорной статьи по этой самой теме ( Reis et al., 2008 ; опять же, много дополнительной информации в источнике):

Таким образом, немногочисленные исследования, проведенные до сих пор, указывают на обнадеживающий вывод о том, что неинвазивная стимуляция мозга может способствовать пониманию механизмов, лежащих в основе двигательного обучения и формирования моторной памяти, и выдвигают захватывающую гипотезу о том, что это более глубокое понимание может в будущем привести к развитию новые стратегии для улучшения определенных этапов обучения и обработки памяти у здоровых людей и у пациентов с поражениями головного мозга (см. главу Gerloff et al.). [Герлофф и др. не появляется в ссылках; выделение добавлено.]

Изменить: я вижу из вашего комментария, что вы хотите, чтобы я объяснил механизм. Поскольку вы предлагаете награду, я немного подыграю и потанцую. Вот еще одна выдержка из Рейса и его коллег (2008 г., стр. 6 из 16):

Теоретически было бы возможно облегчить процессы моторного обучения, в которые вовлечена [первичная моторная кора], путем усиления возбудимости в «обучающей» [первичной моторной коре (Pascual-Leone, Valls-Solé, Wassermann, & Hallett, 1994)] или снижением возбудимости в «отдыхающей» [первичной моторной коре(Shambra, Sawaki, & Cohen, 2003; Plewnia, Lotze, & Gerloff, 2003)], но см. также Wassermann [, Wedegaertner, Ziemann, George, & Chen (1998)]. Внутренние внутрикорковые механизмы, с помощью которых могут работать эти упрощенные модели, еще предстоит определить ([Perez & Cohen, 2008; Daskalakis, Paradiso, Christensen, Fitzgerald, Gunraj, & Chen, 2004; Koch, Franca, Mochizuki, Marconi, Caltagirone & Rothwell). , 2007;] обсуждение см. в главах Уолша и др., Ди Лаззаро и др., Берарделли и др.). [Ссылки недоступны для этих трех дискуссионных глав; выделение добавлено.]

Вы можете прочитать обзор дальше для себя или задать дополнительные вопросы, если это неудовлетворительное объяснение механизма.

Поскольку этот обзор немного колебался, чтобы сделать окончательный вывод, а ему уже пять лет, я также добавлю совершенно новое оригинальное исследование ( Wall et al., 2013 ), которое демонстрирует сохранение поддерживающей тенденции:

Заключение. Эти предварительные данные свидетельствуют о том , что рТМС не оказывает неблагоприятного воздействия на нейрокогнитивные функции у подростков и может обеспечить незначительное улучшение вербальной памяти , измеренное с помощью CAVLT. Необходимы дальнейшие контролируемые исследования с большим размером выборки и строгим дизайном испытаний, чтобы подтвердить и расширить эти результаты. [Выделение добавлено.]

$\uparrow$Что$\uparrow$был пятым хитом Google! Кроме того, в седьмом (Jelić et al., 2013) говорится, что это не эффект плацебо!

Немного более широкая транскраниальная стимуляция постоянным током (которая несколько отличается от магнитной стимуляции , хотя, возможно, и не имеет отношения к вам) также работает ( Filds , 2011 ; Kincses, Antal, Nitsche, Bártfai, & Paulus, 2004 ; Fregni et al. ., 2005 ; Nitsche et al., 2003 ; Ohn et al., 2008 ; Flöel, Rösser, Michka, Knecht, & Breitenstein, 2008 ; Chi & Snyder, 2012 ) — вы даже можете попробовать сами за 249 долларов или 179 фунтов стерлингов ! Мне просто нужно было перейти по нескольким ссылкам из 14-го поиска Google ( Mims , 2012 г.), чтобы найти все это. Я немного шокирован (простите за каламбур) тем, насколько законным это выглядит на самом деле...

Редактировать (от Fizz): обратите внимание, что более поздний (2017 г.) метаанализ исследований tDCS обнаружил значительные проблемы с их p-кривыми , что заставляет авторов этого метаанализа сделать вывод, что

Используя анализ p-кривой, мы не нашли доказательств того, что исследования tDCS имели доказательную ценность (мощность 33% или выше), при этом оценка статистической мощности этих исследований составила приблизительно 14% для когнитивных исследований и 5% (что могло бы ожидать от случайно сгенерированных данных) для исследований рабочей памяти.

Кроме того (16-е попадание в Google), похоже, что Клинический центр Национального института здоровья США в настоящее время набирает участников для своего исследования «Влияние транскраниальной магнитной стимуляции на обучение с вознаграждением у здоровых людей» , так что, возможно, вы могли бы даже получить дядю Сэма . платить вам (за тестирование магнитной, а не электрической стимуляции)! Однако, если я правильно понял, это исследование нарушения обучения , которое является еще одним потенциальным (и, возможно, не очень желательным) применением ТМС, согласно 18-му хиту ( De Weerd et al., 2012 ).

Редактировать: Рейс и его коллеги (2008) также в некоторой степени рассматривают этот разрушительный процесс; У меня сложилось впечатление, что с помощью магнитной стимуляции добиться разрушения намного легче, чем улучшения (не уверен, что это относится и к постоянному электрическому току). Похоже, что ТМС использовалась в основном для временного отключения функций мозга в локализованных областях, чтобы имитировать последствия повреждений головного мозга. Использование ТМС для повышения возбудимости, а не ее торможения, по-видимому, является более поздней инновацией и, возможно, отдельным эффектом (т. е. возможно возбудить мозг с помощью ТМС, не вызывая торможения).

В ожидании следующего вопроса "Это безопасно?" Я чувствую, что должен добавить, что это определенно не моя область знаний — я получил четверку по биопсихологии, будучи студентом, — так что опять же, я позволю экспертам говорить самим за себя ( Poreisz, Boros, Antal, & Paulus, 2007 ) . , но как поклонник научной фантастики-антиутопии я, по крайней мере, скажу, что краткосрочные опасности кажутся намного хуже! То же самое и с этическими последствиями, более или менее ( Hamilton, Messing, & Chatterjee, 2011 ). Обнадеживает то, что об этом уже столько мыслей; В противном случае я мог бы беспокоиться о том, насколько далеко мы отстали от времени! Кстати, эти последние разоблачения отчасти появились благодаря 33-му попаданию в Google ( Oremus, 2013 ). Я'

PS Судя по тому, что я видел, просматривая некоторые из них, это не имеет ничего общего с лимбической системой (в которую входит миндалевидное тело). Я видел краткое объяснение, предполагающее, что это влияет на миелинизацию, которая в основном представляет собой процесс, посредством которого мозг ускоряет передачу электрических сигналов. Миелин представляет собой своего рода сегментированное покрытие аксонов нейронов, которое по отдельности может быть довольно длинным. Миелин позволяет электрическим сигналам ( потенциалам действия ) быстро проходить через миелиновые сегменты, а не распространяться относительно друг друга.медленно через каждый миллиметр обычным способом. Я также увидел некоторые признаки того, что транскраниальная электромагнитная (не указала какая) стимуляция может ускорить другие аспекты нейронной конструкции, такие как скорость, с которой формируются связи (а не только скорость, с которой они обновляются по сравнению с нейронными эквивалентами циферблата). модем на оптоволокно).

использованная литература

_{Бенали А., Триппе Дж., Вейлер Э., Микс А., Петраш-Парвез Э., Гирзальский В., ... и Функе К. (2011). Тета-всплеск транскраниальной магнитной стимуляции изменяет корковое торможение. Журнал неврологии, 31 (4), 1193–1203.
Боджио, П.С., Ферруччи, Р., Ригонатти, С.П., Ковре, П., Ницше, М., Паскуаль-Леоне, А., и Френьи, Ф. (2006). Влияние транскраниальной стимуляции постоянным током на рабочую память у пациентов с болезнью Паркинсона. Журнал неврологических наук, 249 (1), 31–38. Получено с http://www.tmslab.org/publications/154.pdf .
Чи, Р.П. и Снайдер, А.В. (2012). Стимуляция мозга позволяет решить изначально сложную проблему. Письма о неврологии, 515(2), 121–124. Получено с http://ingienous.com/wp-content/uploads/2012/05/snyder-9-dots-paper.pdf .
Даскалакис, З. Дж., Парадизо, Г.О., Кристенсен, Б.К., Фицджеральд, Ганрадж и Чен. (2004). Изучение связи между мозжечком и моторной корой у человека. Журнал физиологии, 557, 689–700. Получено с http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1665103/ .
Де Верд, П., Рейтлер, Дж., ван де Вен, В., Бин, М., Джейкобс, К., и Сак, А.Т. (2012). Транскраниальная магнитная стимуляция стриарной коры после тренировки нарушает консолидацию на ранних этапах обучения зрительным навыкам. Журнал неврологии, 32 (6), 1981–1988. Получено с http://www.jneurosci.org/content/32/6/1981.long .
Филдс, Р.Д. (2011, 25 ноября). Усиление работы мозга: транскраниальная стимуляция обещает ускорить обучение. Scientific American: Разум и мозг. Получено с http://www.scientificamerican.com/article/amping-up-brain-function/ .
Флёэль, А., Рёссер, Н., Мичка, О., Кнехт, С., и Брайтенштейн, К. (2008). Неинвазивная стимуляция мозга улучшает изучение языка. Журнал когнитивной неврологии, 20 (8), 1415–1422. Получено с http://www.researchgate.net/publication/5548486_Noninvasive_brain_stimulation_improves_language_learning/file/5046351db1c615613a.pdf .
Френьи Ф., Боджио П.С., Ницше М., Бермполь Ф., Антал А., Фередоэс Э., ... и Паскуаль-Леоне А. (2005). Анодальная транскраниальная стимуляция префронтальной коры постоянным током улучшает рабочую память. Экспериментальные исследования мозга, 166 (1), 23–30. Получено с http://www.researchgate.net/publication/7745540_Anodal_transcranial_direct_current_stimulation_of_prefrontal_cortex_enhances_working_memory/file/9fcfd50a3483033595.pdf .
Гамильтон, Р., Мессинг, С., и Чаттерджи, А. (2011). Переосмысление концепции мышления. Этика нейронного усиления с помощью неинвазивной стимуляции мозга. Неврология, 76 (2), 187–193. Получено с http://wernicke.ccn.upenn.edu/~chatterjee/anjan_pdfs/Neurology_2011_HamiltonMessing_Chatterjee.pdf .
Елич, М.Б., Стеванович, В.Б., Миланович, С.Д., Любисавлевич, М.Р., и Филипович, С.Р. (2013). Транскраниальная магнитная стимуляция не оказывает плацебо-эффекта на двигательное обучение. Клиническая нейрофизиология, 124 (8). 1646–1651 гг.
Кинксес, Т.З., Антал, А., Ницше, М.А., Бартфаи, О., и Паулюс, В. (2004). Облегчение обучения вероятностной классификации путем транскраниальной стимуляции постоянным током префронтальной коры человека. Нейропсихология, 42 (1), 113–117. Получено с http://www.researchgate.net/publication/9011312_Facilitation_of_probabilistic_classification_learning_by_transcranial_direct_current_stimulation_of_the_prefrontal_cortex_in_the_human/file/d912f50597d44df446.pdf .
Кох Г., Франка М., Мочизуки Х., Маркони, Кальтаджироне и Ротвелл. (2007). Взаимодействия между парами транскраниальных магнитных стимулов над левой дорсальной премоторной корой человека отличаются от наблюдаемых в первичной моторной коре. Журнал физиологии, 578 , 551–562. Получено с http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2075160/ .
Мимс, К. (2012, 8 марта). Набор «Сделай сам» разгоняет ваш мозг с помощью постоянного тока. Обзор технологий: просмотр. Получено с http://www.technologyreview.com/view/427177/diy-kit-overclocks-your-brain-with-direct-current/ .
Микс, А., Бенали, А., Эйзель, ЮТ, и Функе, К. (2010). Непрерывная и прерывистая транскраниальная магнитная стимуляция тета-всплеска по-разному изменяет тактильную способность к обучению и экспрессию кортикальных белков у крыс. Европейский журнал неврологии, 32 (9), 1575–1586.
Ницше, М.А., Шауэнбург, А., Ланг, Н., Либетанц, Д., Экснер, К., Паулюс, В., и Тергау, Ф. (2003). Облегчение имплицитного двигательного обучения путем слабой транскраниальной стимуляции постоянным током первичной моторной коры человека. Журнал когнитивной неврологии, 15 (4), 619–626. Получено с http://www.researchgate.net/publication/10710628_Facilitation_of_implicit_motor_learning_by_weak_transcranial_direct_current_stimulation_of_the_primary_motor_cortex_in_the_human/file/79e4150ae2024da0f0.pdf .
Он, С.Х., Пак, К.И., Ю, В.К., Ко, М.Х., Чой, К.П., Ким, Г.М., ... и Ким, Ю.Х. (2008). Зависимый от времени эффект транскраниальной стимуляции постоянным током на улучшение рабочей памяти. Нейроотчет, 19 (1), 43–47. Получено с http://diyhpl.us/~bryan/papers2/neuro/Time-dependent%20effect%20of%20transcranial%20direct%20current%20stimulation%20on%20the%20enhancement%20of%20working%20memory.pdf .
Оремус, В. (2013 г., 1 апреля). Искра гениальности. Шифер: Технология: Супермен. Получено с http://www.slate.com/articles/technology/superman/2013/04/tdcs_and_rtms_is_brain_stimulation_safe_and_efficient.html .
Паскуаль-Леоне, А., Вальс-Соле, Дж., Вассерманн, Э.М., и Халлетт, М. (1994). Ответы на быстродействующую транскраниальную магнитную стимуляцию моторной коры человека. Мозг. 117 (4), 847–858.
Перес, М.А., и Коэн, Л.Г. (в печати по данным Reis et al., 2008). Механизмы, лежащие в основе функциональных изменений в первичной моторной коре, ипсилатеральной по отношению к активной руке. Журнал неврологии .
Плевния, К., Лотце, М., и Герлофф, К. (2003). Растормаживание контралатеральной моторной коры низкочастотной рТМС. Нейроотчет, 14 , 609–612.
Порейс, К., Борос, К., Антал, А., и Паулюс, В. (2007). Аспекты безопасности транскраниальной стимуляции постоянным током у здоровых лиц и пациентов. Бюллетень исследований мозга, 72 (4), 208–214. Получено с http://www.researchgate.net/publication/6377248_Safety_aspects_of_transcranial_direct_current_stimulation_concerning_healthy_subjects_and_patients/file/9fcfd50a34830ccb05.pdf .
Рейс, Дж., Робертсон, Э.М., Кракауэр, Дж.В., Ротвелл, Дж., Маршалл, Л., Герлофф, К., ... и Коэн, Л.Г. (2008). Консенсус: может ли транскраниальная стимуляция постоянным током и транскраниальная магнитная стимуляция улучшить двигательное обучение и формирование памяти? Стимуляция мозга, 1 (4), 363–369. Получено с http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2621080/ .
Рурский университет Бохума. (2011, 29 января). Обучайтесь быстрее с помощью транскраниальной магнитной стимуляции мозга, как показывают исследования на крысах. ScienceDaily . Получено 10 февраля 2014 г. с http://www.sciencedaily.com/releases/2011/01/110128121629.htm .
Шамбра, Х.М., Саваки, Л., и Коэн, Л.Г. (2003). Модуляция возбудимости моторной коры человека (M1) транскраниальной магнитной стимуляцией контралатеральной области M1 с частотой 1 Гц. Клиническая нейрофизиология, 114 , 130–133.
Уолл, Калифорния, Кроаркин, П.Е., МакКлинток, С.М., Мерфи, Л.Л., Бандель, Л.А., Сим, Л.А., и Сэмпсон, С.М. (2013). Нейрокогнитивные эффекты повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции у подростков с большим депрессивным расстройством. Границы в психиатрии, 4(165). Получено с http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3859914/ .
Вассерманн, Э.М., Ведегартнер, Ф.Р., Циманн, У., и соавт. (1998). Перекрестное снижение возбудимости моторной коры человека при транскраниальной магнитной стимуляции частотой 1 Гц. Neuroscience Letters, 250 , 141–144.}