tDCS w praktyce

W tym artykule przeczytasz:

• Jak wytwarzają się połączenia neuronalne

• Jakie jest zastosowanie neuromodulacji

• Jak zbudowany jest neuron

• Na czym polega istota neuromodulacji komórki nerwowej

• Jak przebiega proces mikropolaryzacji

• Jakie są skutki mikropolaryzacji

Połączenia neuronalne - jak powstają?

Każda nabywana przez człowieka umiejętność- czy to posługiwanie się językiem obcym, czy też rozwiązywanie zadań z matematyki lub gra na jakimś instrumencie muzycznym wymaga praktycznych ćwiczeń i wielokrotnych powtórzeń. Poprzez powtarzanie w mózgu wytwarzają się silne połączenia neuronalne.

Czy można przyspieszyć proces powstawania połączeń neuronalnych? Wspomóc rehabilitację pacjentów z zaburzeniami neurologicznymi i psychologicznymi?

Z pomocą przychodzi nam neuromodulacja, która odkrywa przed nami ogromne, nowe możliwości stymulacji mózgu. Można ją zastosować na przykład w doskonaleniu swoich umiejętności psychofizycznych, ale także we wspomaganiu leczenia, m.in depresji, stanów lękowych, stanów poudarowych, chronicznego bólu, ADHD, ADD, skutków stresu, zaburzeń procesu uczenia się i pamięci, zaburzeń koncentracji uwagi.

Nikogo nie trzeba przekonywać, że to właśnie mózg jest centrum zarządzania wszystkimi wyższymi funkcjami człowieka. Nasz system nerwowy to przede wszystkim ośrodkowy układ nerwowy (OUN), czyli mózg wraz z pniem mózgu, móżdżkiem i rdzeniem przedłużonym.

Neuromodulacja komórki nerwowej

W rozważaniach dotyczących neuromodulacji dokonywanej za pomocą takich metod, jak EEG-Biofeedback i tDCS (ang. transcranial direct current stimulation), skupimy się na podstawowym elemencie tego układu- budowie i funkcjonowaniu komórki nerwowej (neuronu).

To właśnie z neuronów zbudowana jest warstwa korowa mózgu. Jest to tzw. istota szara mózgu, w której zachodzą procesy mikropolaryzacji. Do mikropolaryzacji komórki nerwowej dochodzi na drodze wewnętrznego pobudzenia bioelektrycznego lub zewnętrznego pobudzenia przezczaszkowego niewielkim prądem (1 do 2 mA) oraz przez działanie odpowiedniego neuroprzekaźnika, jest to tzw. droga biochemiczna.

Wyróżniamy neuroprzekaźniki pobudzające, do których należy np. dopamina oraz neuroprzekaźniki hamujące, np. kwas gamma-aminomasłowy (GABA).

Na czym więc polega istota neuromodulacji komórki nerwowej?

Otóż komórka nerwowa jest otoczona białkowo-lipidową błoną komórkową. Komórki nerwowe nie łączą się jednak ze sobą bezpośrednio, ale za pośrednictwem synaps.

Z jednej strony synapsy znajduje się błona presynaptyczna, a z drugiej postsynaptyczna. Między nimi jest przestrzeń międzysynaptyczna.

W stanie spoczynku komórka nerwowa ma tzw. potencjał spoczynkowy. Definiuje się go jako różnicę potencjałów między wnętrzem a otoczeniem komórki.

Kiedy komórka jest w stanie spoczynku, jej potencjał jest równy około 70 mV. Zadaniem tzw. pompy sodowo-potasowej jest zachowanie potencjału spoczynkowego, nawet wbrew gradientowi stężeń. Dzięki niemu bowiem komórka może bardzo szybko reagować na przychodzące impulsy nerwowe. Jest to stan optymalny komórki, stan największej gotowości na reakcję. Każdorazowe pojawienie się impulsu uruchamia serię równoczesnych reakcji biochemicznych i bioelektrycznych. Ten proces zachodzi w bezpośredniej bliskości ściany presynaptycznej. W konsekwencji odpowiedni ładunek bioelektryczny w postaci jonów substancji zaangażowanej w proces mikropolaryzacji błony komórkowej jest wprowadzany do przestrzeni międzysynaptycznej, a następnie przyswajany, ale już przez receptory błony postsynaptycznej następnej komórki nerwowej.

Proces mikropolaryzacji - zastosowanie treningów EEG-Biofeedback lub tDCS

Proces mikropolaryzacji w jednej części neuronu wywołuje także mikropolaryzację w części do niego przyległej. Impulsy nerwowe wytwarzane w przestrzeniach synaptycznych komórek nerwowych nie są chaotyczne, lecz uporządkowane, a ich wartości sumują się w ramach potencjału pobudzającego EPSP (ang. Excitatory Postsynaptic Potential) – depolaryzacja lub hamującego IPSP (ang. Inhibitory Postsynaptic Potential) – hiperpolaryzacja. Procesem tym kieruje wzgórze – struktura podkorowa mózgu, która ma bezpośrednie połączenie z warstwą korową mózgu. Sumowanie się impulsów pochodzących z poszczególnych komórek nerwowych umożliwia nam ich wykrycie dzięki elektrodom EEG umieszczonym na skórze głowy. Przez trening fal mózgowych – EEG-Biofeedback – uzyskujemy na zasadzie warunkowania instrumentalnego wpływ na mechanizmy regulacyjne w OUN i AUN, a także na pracę gruczołów dokrewnych.

Jakie są skutki mikropolaryzacji?

Mikropolaryzacja wytworzona np. przez wolicjonalny trening EEG-Biofeedback lub zastosowanie tDCS, prowadzi do zmiany potencjałów błony białkowo-lipidowej otaczającej komórkę nerwową, obniżając lub zwiększając jej zdolność do reakcji na kolejne nadchodzące impulsy. Ze względu na długotrwałe pobudzenie synaptyczne dochodzi do zmian w błonie komórkowej postsynaptycznej. W konsekwencji występuje większa skłonność komórki postsynaptycznej do mikropolaryzacji w odpowiedzi na impuls elektryczny lub neuroprzekaźnik. Zjawisko to nosi nazwę LTP (ang. Long-Term Potentiation). Mikropolaryzacja powoduje więc zmianę pobudliwości w ośrodkach korowych mózgu, którą my, terapeuci, poprzez zastosowanie odpowiedniego urządzenia do neuroterapii, możemy sprowokować, a następnie kontrolować. W toku prowadzonych badań naukowych w ramach zagadnień związanych z neurotechnologią okazuje się, że bardzo ważna dla zachowania homeostazy organizmu jest synchronizacja w pracy lewej i prawej półkuli mózgowej. Dlatego wydaje się, że trening koherencji będzie w przyszłości najbardziej optymalny w prowadzeniu terapii metodą EEG-biofeedback.

Jak uzyskać mikropolaryzację przy zastosowaniu tDCS?

W przypadku zastosowania tDCS mikropolaryzację uzyskuje się poprzez wprowadzenie mikroprądu do neuronów kory mózgowej za pomocą elektrody dodatniej (anody) i ujemnej (katody). Stymulacja za pomocą anody ma charakter pobudzający, czyli depolaryzacji, natomiast za pomocą katody hamujący, czyli repolaryzacji (hiperpolaryzacji). Ogromną rolę w stymulacji z użyciem tDCS odgrywa lokalizacja i wielkość zastosowanych elektrod oraz tzw. gęstość prądu, który aplikujemy badanemu przez czaszkę. Ważny jest również okres, w czasie którego stosujemy metodę tDCS. Na obecnym etapie prowadzonych badań naukowych metoda ta znajduje zastosowanie w neurorehabilitacji u osób z uszkodzeniami mózgu, w stanach po udarach mózgu, w przypadkach przewlekłego bólu. Stosuje się ją u pacjentów cierpiących na depresję i zaburzenia lękowe, czy też w zaburzeniach poznawczych i zaburzeniach mowy.

tDCS - nieinwazyjna metoda neuromodulacji

tDCS jest metodą, nad którą wciąż prowadzi się intensywne badania naukowe, szczególnie w Niemczech (Uniwersytet w Getyndze) oraz w Stanach Zjednoczonych. W USA ta metoda jest stosowana jako terapia eksperymentalna w 30 klinikach medycznych. W Anglii bardzo popularne stało się, szczególnie wśród osób, które pasjonują się grami komputerowymi, pobudzanie wybranych obszarów mózgu prądem elektrycznym o bardzo niskim natężeniu. Pewna londyńska firma proponuje w sprzedaży urządzenie do elektrycznej stymulacji mózgu, chociaż nie jest jeszcze zatwierdzone przez FDA (Agencję Żywności i Leków). Jednak zdecydowanie metoda tDCS stosowana przez wykwalifikowanego lekarza specjalistę (neurologa), uważana jest za bezpieczną. Rezultaty, jakie do tej pory udało się uzyskać w ciągu ostatnich 15 lat badań naukowych nad zastosowaniem metody tDCS, dają prawo twierdzić, że wkrótce może to być jedno z najbardziej popularnych i skutecznych narzędzi wśród nieinwazyjnych metod neuromodulacji.

Bibliografia:

1.Rief W., Birbaumer N., Biofeedback. Grundlagen, Indikationen, Kommunikation, praktisches Vorgehen in der Therapie, Schattauer, Nowy Jork 2006).
2.Murphy K., Jump Starter Kits for the Mind, New York Times Service (2013)
3.Thompson, M., Thompson, L., Neurofeedback. Wprowadzenie do podstawowych koncepcji psychofizjologii stosowanej, Wydawnictwo Biomed Neurotechnologie, Wrocław 2013