суббота, 12 ноября 2011 г.

Будильник для мозга

Так можно перевести название статьи "Brain Buzz" из журнала "Nature" за апрель 2011 года. В статье рассказывается о том, как с помощью обычной батарейки типа "Крона"(9 В) произвести стимуляцию областей мозга, с целью получить желаемую активность. На Западе эта технология получила аббревиатуру tDCS. В СССР была известна еще в 70-х годах как транскраниальная микрополяризация головного мозга (ТКМП).

Сегодня эту технологию активно реанимируют (естественно без всяких ссылок на ученых СССР - что можно извинить только тем, что этой страны уже давно не существует). Достаточно хорошо на русском языке суть статьи из Nature передает Денис Тулинов в статье "Как усилить работу мозга" журнала "Троицкий вариант - Наука" – всем интересующимся теоретической стороной вопроса советую обратиться к первоисточникам.
Авторы предрекают технологии светлое будущее в задачах улучшения обучаемости, снижения депрессивных состояний, изменения настроения, избавления от зависимостей.

Не удивительно что меня сразу же охватило желание опробовать технологию - на себе :)

Инструменты :
1) Цифровой мультиметр Mastech M890G
2) Батарейка Panasonic Special Power 9V

Для начала решил оценить какой ток будет возникать если батарейку подключить просто к мозгу, без каких либо промежуточных схем.
Кто-то еще не забыл «закон Ома»?
U = I * R
Меряем напряжение на батарейке 9.25 В.
А вот с попыткой измерить сопротивление мозга, возникла проблема. Результаты, выдаваемые мультиметром колебались от 2-х до 6 МОм.
«Суха теория, мой друг, а древо жизни вечно зеленеет.» Фауст. Гете.
Придется измерить ток экспериментально.
Переключаем мультиметр в режим измерения тока. Один электрод кладем на язык - идея показалась наилучшей (во-первых мокро, во-вторых, а куда еще ?), другой прикладываем к затылку , примерно в районе 02 (по классификации 10-20 ) - БАХ :)

С чем можно сравнить данное ощущение? Все помнят, как в детстве проверяли батарейки на заряд? Правильно, языком. Ощущение скорее классифицируется как неприятное. Повторно дотерпеть удалось до цифры 400 мкА. После чего сразу пришла идея, продолжать эксперименты на менее важных частях тела :)
Факт прихода такой мысли, считаю однозначным доказательством того, что данный метод стимулирует работу мозга. :)
Дальнейшие эксперименты производились на руке (измерялось сопротивление между окончанием и основанием большого пальца). При измерении тока, обнаружил что сила тока не постоянна а нарастает по мере стимуляции, неприятные ощущения начинают ощущаться с токов 80 мкА.
Кожа в районе приложения тока раздражается и покрывается мелкой сыпью (в радиусе 2-3 см от места контактирования).
После опытов в месте подключения обнаружены микро ожоги, которые скорее всего были вызваны тем, что коммутация осуществлялась прикладыванием электрода к коже и место контакта в начальный момент из-за большого сопротивления начинало перегреваться. Также ожог был обнаружен и на затылке.

Что касается результатов стимуляции, после этого на сайте Lumosity.com проходил тест зрительной памяти (Space Junk) Прошел очень сложный уровень, который не мог пройти в течении последних двух недель. Является ли это результатом однократной кратковременной стимуляцией или просто случайное совпадение, надеюсь выяснится в последующих экспериментах.

Размышления на тему:
Простота изготовления и доступность устройства, делает его очень интересным для работы и исследования любителями.
Корпорации и фирмы производители медицинского оборудования вряд ли когда либо заинтересуются развитием и изготовлением таких устройств, т.к. цена устройства составляет копейки, патентовать тут можно только что зоны приложения напряжения, да и они у разных людей могут отличаться.

Вместо стандартных щупов в дальнейших экспериментах для исключения ожогов надо применять электроды с большей площадью контакта, и коммутировать не на кожу, а переключателем. Возможно, хорошо пойдут электроды от миостимуляторов. Сам миостимулятор применять не советую, т.к. непонятно какой формы и мощности импульсы там подаются.

Также не понятно как одна батарейка сможет выдать постоянный ток в 2мА, т.к. для этого сопротивление мозга должно составить не более 4.5 кОм. По моим оценкам это значение составляет не менее 20 кОм. (Если у кого есть материалы по измерению сопротивления различных участков кожи головы прошу скинуть в комментарии)

А вообще в связке с Emotiv EPOC может родится хороший комплекс:
С помощью ERP(вызванных потенциалов) и (метода независимых компонент) можно определить у конкретного человека место локализации той или иной функции. На пример математических способностей.
Далее максимально близко к этому месту устанавливается электрод, подается напряжение, и человек получает левел-ап :). Причем этот левел-ап может длиться от одного часа до нескольких месяцев.

Что планируется сделать в следующем эксперименте:
1) Микропроцессорную схему управления с плавно регулируемым уровнем, например на принципе ШИМ-регулятора.
2) Найти и приспособить хорошие электроды.
3) Разработать более четкий протокол (тип стимулируемых способностей, статистически значимый тест, определение длительности возникающих эффектов)
4) Работа от двух батареек для обеспечения тока в 2 мА.

Хотя конечно чем страдать сборкой схемы, можно просто купить лабораторный источник постоянного тока с хорошей точностью установки тока(мкА) и напряжения(мкВ) + комплект электродов с шапочкой.
Но тут как говорится идея, пока ищет спонсора –
«Люди подайте на эволюцию человечества, сколько есть, сколько не жалко»

«Водки не обещаю, но погуляем хорошо» Иван Сусанин.
Сразу прошу скептиков, этиков и изначально негативно относящихся к вмешательству в работу мозга - перед тем как написать, безусловно, ценные и полезные для человечества в целом и меня частности комментарии вспомнить:

В честь какого человека называется самая престижная научная награда?

Какое именно изобретение сделал Альфред Нобель?

Как динамит изменил наш мир?


UPD: Благодаря Mikele выяснилось, что уже есть серийные устройства для стимуляции CX-6650, Rolf Schneider Electronics, Germany. Было бы очень интересно поработать с таким устройством :)

9 комментариев:

  1. Компании давно выпускают эти устройста и очень даже заинтересованы. Я использовал CX-6650, Rolf Schneider Electronics, Germany. При стимулировании были такие параметры: 2мА и 8-10В. Начинаешь стимулировать примерно за 8-10 минут до начала выполнения задания.
    На себе можно эффекта и не заметить, т. к нужно проводить контрольное стимулирование, когда стимулятор отключается автоматически через пару минут, чтобы испытуемый поверил, что стимулятор работает, а он на самом деле выключен.
    Народ в основном стимулирует латеральные дорсо-префронтальные области. Много статей в журнале Brain Stimulation. Если кому, что надо по этой теме обращайтесь.

    ОтветитьУдалить
  2. Опа. Значит Я опять все самое интересное и проглядел. Видимо у меня googler сломался. На CX-6650 даже мануал найти не могу.
    Пришли пожалуйста все что есть :)

    ОтветитьУдалить
  3. О! Я вот такую книжку нашел на Library.nu

    Transcranial Magnetic Stimulation and
    Transcranial Direct Current Stimulation : Supplement to Clinical Neurophysiology Series, Volume 56 (Supplements to Clinical Neurophysiology)

    ОтветитьУдалить
  4. А тут (США) уже продают готовые устройства:
    http://soterixmedical.com
    интересная страничка со статисткой статей с результатами применения:
    http://soterixmedical.com/learn/publications.php

    Кто нибудь еще считает что это была лишь перво-апрельская шутка журнала Nature?

    ОтветитьУдалить
  5. прежде чем искать все это почитайте про электросон, вся наука уже сделана 50-60 лет назад... импульсный ток 10-20 Гц, генератор (компьютер)->усилитель мощности ЗЧ 3-10 Вт -> повышающий или согласующий трансформатор (генератор как правило низкоомный источник, человек высокомный), 10-30 минут в течении 5-10 дней

    ОтветитьУдалить
  6. Да Я уже нашел наши устройства фирмы НЕВЕТОН для электрофореза ЭЛФОР(2000 руб) , ЭЛФОР-ПРОФ(6000 руб) - дают необходимый диапазон и точности установки постоянного тока. Я удивляюсь что это уважаемые буржуи только-только созрели до такого использования.
    http://elfor.su/

    ОтветитьУдалить
  7. Уважаемые буржуи давно созрели, просто метод не пользовался особым спросом и популярностью.Просто недавно откопали его на чердаке, стряхнули пыль и в путь.

    ОтветитьУдалить
  8. Согласен это более точное определение, сначала метод надо "хорошо" забыть, а потом выдать за "открытие века" :)

    ОтветитьУдалить