تحریک الکتریکی مغز چیست؟

Transcranial Electrical stimulation (TES)

تحریک الکتریکی مغز یا TES یکی از روش های غیرتهاجمی تحریک مغز است که با استفاده از جریان الکتریکی ضعیف و پیوسته عمل می‌کند. این جریان الکتریکی پیوسته تحریک‌پذیری نرونی را در نواحی خاص مغز افزایش یا کاهش می‌دهد. تغییر در تحریک‌پذیری نرونی به تغییر در عملکرد مغز منجر می‌شود که امروزه کاربرد گسترده‌ای در اختلالات نورولوژیکی و روانپزشکی دارد. سابقه این روش درمانی حدوداً به 100 سال قبل باز می‌گردد. در این روش  دو الکترود با توجه به اختلال مورد نظر روی قسمتی از سر قرار می‌گیرد. یکی از الکترودها دارای بار مثبت و دیگری دارای بار منفی است. جریانی که شدت آن بین 2- 1 میلی‌آمپر متغیر است بین الکترودها برقرار شده و بخشی از آن از طریق جمجمه وارد مغز می‌شود. جریان الکتریکی وارد شده به مغز قادر است فعالیت سلول‌های مغزی را تحت تاثیر قرار داده و  اثرات درمانی به جا بگذارد. تحریک‌پذیری ایجاد شده در مغز وابسته به شدت جریان، طول مدت تحریک و جهت جریان الکتریکی متغیر است.

   برای اهداف بالینی که نیازمند اثرات طولانی مدت است افزایش طول مدت تحریک یا افزایش قدرت تحریک حائز اهمیت است. از سوی دیگر، تکرار جلسات و افزایش تعداد جلسات تحریک الکتریکی مغز باعث انباشتگی اثرات درمانی آن می‌شود.

  کاربردهای تحریک الکتریکی مغز به عنوان یک ابزار غیرتهاجمی و ابزاری برای تحریک انعطاف‌پذیری نورونی مغز، در اختلالاتی که ناشی از نقص در تحریک‌پذیری قشری است مثل صرع، میگرن، سکته مغزی، افسردگی و غیره کاربرد دارد. تحریک الکتریکی مغز یا TES همچنین نتایج درمانی در اختلالاتی مثل اسکیزوفرنی، بی‌اشتهایی و پرخوری، وزوز گوش، اختلال درد و … داشته است.

در واقع، تحریک الکتریکی مغز بر انواعی از حوزه‌های حسی، حرکتی، شناختی و هیجانی اثر دارد. تحریک الکتریکی مغز در بهبود سرعت پردازش مغزی، ظرفیت حافظه، توجه و کلیه عملکردهای شناختی موثر است.

این روش علاوه بر استفاده در جمعیت بالینی قابلیت استفاده در افراد سالم را نیز دارد. بررسی روی افراد سالم نشان داده که TES در بهبود عملکرد شناختی افراد در برخی از تکالیف همچون زبان، ریاضی، فراخنای توجه، حل مساله، حافظه و هماهنگی موثر بوده است. به دلیل استفاده از جریان الکتریکی ضعیف، تحریک الکتریکی مغز قابلیت استفاده در کودکان را نیز دارد. طی سال‌های اخیر، استفاده از تحریک الکتریکی مغز در اختلالات دوران کودکی همچون بیش فعالی/عدم تمرکز (ADHD)، اختلالات یادگیری (LD)، اختلال درخودماندگی (Autism)، تاخیر تکلم و عقب‌ماندگی ذهنی (Mental Retarded) روند گسترده‌ای داشته و امید تازه‌ای برای درمان این اختلالات به وجود آورده است. جذابیت، کاربرد آسان و کم خطر بودن TES در مقایسه با سایر روش‌های تحریک مغزی همچون TMS و در عین حال ایجاد اثرات درمانی مشابه با TMS، آن را به ابزاری توانمند در عرصه پژوهش و درمان تبدیل کرده است.

آیا استفاده از TES عوارض جانبی به دنبال دارد؟

  پس از پنج دهه استفاده از TES و صدها بررسی آزمایشی و بالینی هیچ عوارض جدی برای تحریک الکتریکی مغز یا TES ذکر نشده است. مطالعات حیوانی نیز نشان داده است که شدت تحریک با تحریک الکتریکی مغز صدها بار کمتر از شدت تحریکی است که قادر است آسیب بافتی در مغز انسان ایجاد کند.

اثرات جانبی ای که به وفور ذکر شده و کاملا طبیعی است شامل احساس خستگی، بی‌خوابی، سردرد و سوزش در ناحیه زیر الکترودها است که همگی پس از 72 ساعت برطرف می‌شوند.

آیا تحریک الکتریکی مغز اثرات ماندگار ایجاد می‌کند؟

   تحریک الکتریکی مغز اثرات بلندمدت در تحریک‌پذیری قشری مغز ایجاد می‌کند. با استفاده از شیوه‌های مختلف مثل افزایش طول مدت تحریک، افزایش شدت تحریک و افزایش دفعات تحریک (افزایش تعداد جلسات) می‌توان ماندگاری اثرات TES را افزایش داد. همچنین، مداخلات شناختی یا حرکتی در طول تحریک مغزی نقش بسزایی در افزایش ماندگاری اثرات آن دارد. این اثرات ماندگار احتمالا به این علت روی می‌دهند که مداخلات خاص، نواحی مغزی درگیر را به طور طبیعی فعال می‌کنند و این فرایند به افزایش اثرگذاری بر رفتار منتهی می‌شود.

از طرفی، درمان همزمان (تحریک الکتریکی مغز + مداخلات حرکتی یا شناختی) که از دیگر مزایای تحریک الکتریکی مغز محسوب می‌شود به

1) صرفه‌جویی در زمان و کاهش مدت زمان حضور در کلینیک

2) فرصت اثرگذاری مثبت بر عملکرد و تثبیت یادگیری

منتهی می‌شود.

آیا کاربرد تحریک الکتریکی مغز یا TES برای کودکان مضر است؟

 قطعا برای مغز در حال رشد کودک عدم مداخله بهترین گزینه است. لیکن گاهی کودکان در دوره های رشدی خود با مشکلاتی مواجه می‌شوند که عملکرد طبیعی مغز آن‌ها را مختل می‌کند. برای مثال، یکی از حساس‌ترین دوره‌های رشدی مغز کودک، دوران جنینی است که بسیاری از عوامل همچون استرس‌های بارداری، مواجهه با دارو یا مواد سمی، بیماری‌های خاص مادر، تولد زودهنگام و نارسی می‌توانند سلامت مغز کودک را تهدید کنند. علاوه بر این، مشکلات حین زایمان که معمولا کاهش اکسیژن رسانی به مغز کودک را در پی دارند مشکلاتی از قبیل بیش فعالی، مشکلات یادگیری، اوتیسم، عقب‌ماندگی ذهنی و … را به بار می‌آورند. این کودکان نقایصی در حوزه های رفتاری، شناختی و عاطفی خواهند داشت. گاهی شدت نقایص در حدی است که رفتار و هیجانات کودک قابل کنترل نیست و گذشته از صدمه جدی به ساختار خانواده، فرصت رشد و مهارت آموزی را از کودک سلب می‌کند. آسیب مغزی اثرات پایدار در مغز دارد و در حال حاضر با وجود پیشرفت علمی گسترده، درمانی برای آن وجود ندارد. در چنین مواردی است که رویکرد کاهش آسیب یا به عبارتی توانبخشی اهمیت پیدا می‌کند.

 بر این اساس، درمان‌های مختلف مثل دارو‌درمانی، کاردرمانی، گفتاردرمانی، رفتاردرمانی و غیره با هدف توانبخشی و کنترل رفتاری و هیجانی در این کودکان استفاده می‌شود. والدینی که با مشکلات فراگیر دوران کودکی مواجهند گاهی از سنین بسیار پایین برنامه‌های توانبخشی این کودکان را آغاز می‌کنند. در موارد زیادی این درمان‌ها موثرند لیکن با افزایش سن و شدت نقایص، از کارآمدی آن‌ها کاسته شده و گاهی بی‌تاثیر می‌شوند. تحریک الکتریکی مغز به عنوان ابزار توانبخشی مکمل و حتی جایگزین سایر روش‌ها چشم انداز روشن و امیدوارکننده‌ای برای درمان اختلالات فراگیر دوران کودکی به ارمغان آورده است. تاکنون درمان خاصی برای مسائلی مثل تاخیر تکلم در کودکان (که کارکرد مغز و ارتباطات آن برای عملکرد زبان ناکارآمد است) یا مشکلات شناختی و درکی (عقب ماندگی ذهنی) وجود ندارد..

تحریک الکتریکی مغز یا TES قادر است عملکرد تکلم و قدرت درک و استدلال را حتی در کودکانی که سطح هوشی آن‌ها کمتر از حد بهنجار است بهبود ببخشد. توجه به این نکته نیز الزامی است که تحریک الکتریکی مغز بدون عوارض جانبی خاص، مشابه آنچه که در دارودرمانی وجود دارد، به بهبود عملکرد در کودکان منجر می‌شود. تاکید بر این نکته ضروری است که وقتی با آسیب مغزی مواجهیم بهبودی کامل یک انتظار خوشبینانه است. نقش تحریک الکتریکی مغز در چنین مواردی صرفاً ایجاد تغییرات و بهبودی نسبی است که سایر شیوه‌های درمانی از انجام آن ناتوانند.

چه کسانی می توانند از TES استفاده کنند؟

ماهیت تحریک الکتریکی مغز و بی نیازی آن به شرکت فعالانه فرد در امر درمان باعث شده تا در محدوده سنی گسترده (حتی کودکان 3 ساله) و انواعی از اختلالات (حتی زمانی که همکاری فرد در درمان کم است) قابلیت استفاده را داشته باشد. اما نباید از این روش به عنوان اولین انتخاب در کودکان استفاده کرد. 

آیا استفاده از تحریک الکتریکی مغز فرد را از سایر درمان‌ها همچون رواندرمانی، کاردرمانی و غیره بی نیاز می‌کند؟

تحریک الکتریکی مغز ابزاری است که توانمندی مغز را در پردازش اطلاعات ورودی افزایش می‌دهد. این ویژگی اثربخشی سایر درمان‌ها را افزایش می‌دهد ولی فرد را از آن‌ها بی‌نیاز نمی‌کند. برای مثال، هرچند تحریک الکتریکی مغز سرعت یادگیری را در کودکان مبتلا به اختلال یادگیری افزایش می‌دهد ولی آن‌ها را از کاردرمانی بی‌نیاز نمی‌کند.

برنامه زمانی استفاده از تحریک الکتریکی مغز چگونه است؟

تحریک الکتریکی مغز در عرصه بالینی ابزاری انعطاف پذیر محسوب می‌شود. جلسات درمانی آن از هفته‌ای یکبار تا استفاده روزانه متغیر است؛ هرچند که نتایج درمانی آن‌ها متفاوت خواهد بود. جلسات پیوسته و متراکم نتایج بالینی بهتر و سریعتری دارند. فشردگی جلسات تحریک الکتریکی مغز بر حسب نیاز درمانی فرد و سایر ویژگی‌ها تعیین می‌شود.

درمان با تحریک الکتریکی مغز یا TES شامل دو مرحله درمان فشرده و درمان نگهدارنده است. در مرحله درمان فشرده جلسات پی در پی برای فرد طراحی می‌شود و پس از دستیابی به نتایج بالینی رضایت بخش، درمان نگهدارنده که به شکل جلسات هفتگی یا ماهانه خواهد بود با هدف تثبیت نتایج بالینی اجرا می‌شود.

اثرات تحریک الکتریکی مغز بر هوش و خلاقیت

  سیگنال‌‌های عصبی از توالی‌ پالس‌ های الکتریکی تشکیل شده ‌اند که در میان کانال ‌های ارتباطی یا مدارهای عصبی حرکت می ‌کنند. اطلاعات هم در سرعت و هم در توزیع دقیق زمانی پالس‌ ها وجود دارند. استفاده از جریان الکتریکی ضعیف، تلاشی برای افزایش قدرت مغزی است. روانشناسان اعتقاد دارند اعمال جریان الکتریکی بر مغز انسان، برای درمان بیماری ‌های روانی مؤثر است. در تحریک مغز با استفاده از جریان الکتریکی ضعیف و پیوسته، تحریک پذیری نورونی را در نواحی خاص مغز افزایش یا کاهش می دهد. این تغییر در تحریک پذیری نورونی به تغییر در عملکرد مغز منجر می شود و امروزه کاربرد گسترده ای در اختلالات نورولوژیکی و روانپزشکی پیدا کرده است. سابقه کاربرد این روش درمانی حدوداً به ۱۰۰ سال قبل باز می گردد.

   پژوهشگران دانشگاه کارولینای شمالی مدعی هستند که تحریک مغز با جریان ملایم الکتریکی می‌‌تواند خلاقیت را تا ۸ درصد افزایش دهد. این پژوهشگران نظریه خود را با استفاده از یک جریان ۱۰ هرتزی روی مغز ۲۰ داوطلب برای تحریک نوسانات طبیعی موج آلفای مغز آزمایش کردند. این نوسانات علاوه بر داشتن خلاقیت یا کمبود آن، با افسردگی نیز مرتبط هستند. نوسانات آلفا در طیف فرکانسی ۸ و ۱۲ مگاهرتز (چرخه بر ثانیه) روی می‌دهد. این نوسانات در سال ۱۹۲۹ توسط «هانس برگر» کشف شد که «الکتروانسفالوگرام» را اختراع کرده است. نوسانات آلفا به طور برجسته ‌تر زمانی رخ می ‌دهد که انسان چشم خود را بسته و محرک ‌های حسی را می‌بندد. در زمان فعالیت این نوسانات، ورودی‌‌های حسی ممکن است در زمان رؤیاپردازی، مدیتیشن یا تفکر در مورد ایده‌ها غیرفعال باشد. با فعال شدن حس‌‌ها، نوسانات آلفا از بین می‌‌رود. سایر نوسانات در فرکانس‌های بالاتر مانند نوسانات گاما غلبه می‌کند.

  دانشمندان با علم به این قضیه، نوسانات آلفا را با خلاقیت مرتبط کردند. آن‌ها بر این تصور بودند که با ارتقای الگوهای ریتمیک نوسانات آلفا، می‌توان خلاقیت را بهبود بخشید. برای این پژوهش‌ها، دانشمندان روی ۲۰ فرد بالغ سالم آزمایش انجام داده و الکترودهایی را در هر سمت پوست پیشانی و یک الکترود را در پشت سر قرار دادند. با این روش، تحریک ۱۰ هرتزی نوسان آلفا از هر سمت مغز به طور هماهنگ انجام می‌شد. هر داوطلب تحت دو جلسه درمان قرار گرفتند و دانشمندان در جلسه اول، از تحریک ۱۰ هرتزی برای پنج دقیقه روی مغز هر فرد استفاده کردند. داوطلبان در آغاز این پنج دقیقه احساس خارش داشتند. برای ۲۵ دقیقه بعدی، هر داوطلب آزمایش تفکر خلاق تورنس را انجام داد. در یک آزمایش، به هر داوطلب بخش کوچکی از یک تصویر نشان داده شد تا آن را تکمیل کرده و عنوانی را برای آن انتخاب کنند. در جلسه دیگر، همین پروتکل روی هر داوطلب اجرا شد، با این تفاوت که تحریک ۱۰ هرتزی برای ۳۰ دقیقه روی مغز این افراد در زمان آزمایش تورنس انجام شد. پژوهشگران با مقایسه نتایج هر جلسه دریافتند که داوطلبان به طور میانگین ۷٫۴ درصد نمره بالاتری نسبت به جلسه اول به دست آورده بودند.

  استفاده از جریان الکتریکی ضعیف، تلاشی برای افزایش قدرت مغزی است؛ اما مطالعه دانشمندان دانشگاه کارولینای شمالی نشان داده معمول‌ترین شکل تحریک الکتریکی مغز اثر مضر قابل ‌توجهی روی بهره هوشی می‌‌گذارد. نتایج جدید برای پژوهشگرانی که از «تحریک جریان مستقیم فرا ‌جمجمه‌ای» (tDCS) برای افزایش ‌دادن عملکرد مغز استفاده می‌کنند تا بعدها از آن برای درمان نقص شناختی در بیماری‌های روانشناختی بهره ببرند، خبر بدی است. دانشمندان مطالعه خود را روی ۴۰ فرد بزرگسال سالم انجام دادند که هر یک از آن‌ها آزمون هوش استاندارد WAIS-IV را از سر گذراندند؛ این آزمون، معمول‌ترین نوع آزمون بهره هوشی است و شامل درک کلامی، حسی، حافظه کاری و سرعت پردازش است. یک هفته بعد، شرکت‌‌کنندگان را به دو گروه تقسیم کردند و الکترودهایی را در هر طرف جمجمه و روی «غشای فرونتال مغز» قرار دادند. گروهی از سوژه ‌ها، تحریک الکتریکی ساختگی کوتاهی را دریافت کردند که این موضوع موجب شد شرکت کنندگان تصور کنند تحریک tDCS کاملی را دریافت کرده ‌اند. شرکت‌کنندگان دیگر tDCS استاندارد را به مدت ۲۰ دقیقه دریافت کردند؛ tDCS جریان الکتریکی ضعیفی با قدرت دو میکروآمپر است. تمامی شرکت ‌کنندگان آزمون‌های بهره هوشی را بار دیگر از سر گذراندند. دانشمندان انتظار داشتند تمامی نمره‌های بهره‌ هوشی افزایش یابد اما tDCS نمره هوشی شرکت ‌کنندگان را به طور قابل‌توجهی افزایش نداده‌ بود. تمامی نمره‌ها ارتقا یافته‌ بودند اما پژوهشگران با کمال تعجب دریافتند شرکت‌ کنندگانی که tDCS را دریافت نکرده‌ بودند، بهره هوشی‌شان تا ۱۰ نمره افزایش یافت. این در حالی بود که شرکت ‌کنندگانی که tDCS را دریافت کرده‌ بودند، به طور متوسط بهره هوشی‌شان تا شش نمره افزایش یافت. دانشمندان همچنین متوجه شدند نمرات سه از چهار نوع آزمون شناختی این دو گروه شرکت‌کنندگان بسیار شبیه بود اما نمره حسی در میان افرادی که tDCS را از سرگذرانده بودند، تا حد زیادی پایین‌تر بود. این نتایج انجام تحقیقات بیشتر روی این موضوع را نشان می ‌دهد که تحریک الکتریکی چگونه با فعالیت مغزی تعامل برقرار می‌کند. جزئیات این مطالعه در مجله Behavioural Brain  Research ارائه شده است.

  فرآیند درمانی موسوم به «تحریک مغز»، پیش‌تر در نواحی از دنیا برای درمان شرایط عصبی مانند رعشه یا دیستونیا به کار رفته بود؛ از نشانه‌های این شرایط می‌توان به انقباض عضلات و اسپاسم اشاره کرد. با این وجود دانشمندان دانشگاه فن آوری «نیانگ» در سنگاپور با ارسال تکانه‌ های الکتریکی به نواحی خاصی از مغز و افزایش رشد سلول‌ های مغزی، شیوه‌ ای جدید را برای درمان زوال عقل ارائه داده ‌اند. آن‌ها دریافته‌اند می‌‌توان از تحریک عمیق مغز برای افزایش رشد سلول ‌های مغزی استفاده کرد که این موضوع، اثرات مضر زوال عقل را تسکین داده و حافظه بلند مدت و کوتاه ‌مدت را ارتقا می‌بخشد. این پژوهش نشان داده است که می ‌توان با تحریک ‌کردن بخش جلویی مغز که در حفظ حافظه دخالت دارد و با استفاده از مقادیر ریز الکتریسیته، سلول‌های جدید مغزی یا نورون ‌ها را شکل داد. افزایش سلول‌های مغزی، اضطراب و افسردگی را کاهش می‌‌دهد، یادگیری را ارتقا داده و شکل‌‌گیری حافظه و حفظ آن را تقویت می‌کند. یافته‌های این پژوهش فرصت ‌های جدیدی جهت ارائه راهکارهای درمانی نوین برای بیمارانی ارائه می ‌دهد که به دلیل شرایط مرتبط با زوال عقل مانند آلزایمر و حتی پارکینسون، از کاهش حافظه رنج می ‌برند. از دست ‌رفتن حافظه در افراد مسن، نه فقط مشکلی شایع و جدی است، بلکه نشان‌ دهنده نشانه های کلیدی زوال عقل است. جزئیات این مطالعه در مجله eLife ارائه شده است.