Электрический допинг для мозга

Электрическая стимуляция головного мозга способна увеличить выносливость спортсмена и улучшить результаты его выступлений, выяснили ученые. О том, как можно заставить ум и тело работать активнее и все ли так гладко с «допингом для мозга».

В марте этого года всемирно известная теннисистка, пятикратная победительница турнира Большого шлема Мария Шарапова призналась в положительном результате допинг-пробы, взятой для Открытого чемпионата Австралии. В крови спортсменки был обнаружен мельдоний, запрещенный ВАДА с 1 января 2016 года. Дальнейшие тесты выявили следы этого препарата у более чем 60 спортсменов, и это число продолжает расти. Но есть ли какие-то альтернативные способы искусственно повысить устойчивость к физическим нагрузкам без употребления медицинских препаратов?

Оказалось, что есть. В 2013 году в Сан-Франциско доктор медицинских наук, нейробиолог из Стэнфордского университета Дэниел Чао и биомедицинский инженер Брет Вингейер основали компанию, где совместно с целым штатом врачей, ученых и инженеров разработали устройство, помогающее профессиональным спортсменам преодолевать усталость и справляться с колоссальным физическим напряжением за счет максимальной активации клеток мозга.

По словам сотрудников компании, устройство способно одновременно укрепить физическую форму и улучшить технику выполнения упражнений.

Главная функция устройства, внешнее напоминающего наушники с массажными шипами, — электрическая стимуляция головного мозга, которая заключается в подаче слабого тока на определенные участки серого вещества. Используя в процессе тренировок такие «наушники», спортсмен запускает активное воздействие импульсов на моторную кору, которая ответственна за двигательные реакции. Каждый участок моторной коры руководит только своей группой мышц, соответственно, импульсы подаются только в необходимые точки. Таким образом, аппарат должен должен заставить клетки моторной коры работать с мышцами всего тела более согласованно.

Электростимуляция головного мозга: как все начиналось

Одним из пионеров электрической стимуляции головного мозга является испанский нейрофизиолог Хосе Дельгадо. В 1960-х годах он проводил эксперименты по вживлению в мозг млекопитающих радиоуправляемых матриц, с помощью которых Дельгадо мог подчинять себе движения животных. В одном из экспериментов ученый исследовал работу моторной коры. По приказу ученого кошка с матрицей в мозге мгновенно поднимала лапу, а разъяренный перед корридой, стремительно несущийся боевой бык был остановлен за секунду. Результаты многочисленных наблюдений прославленный физиолог суммировал в книге «Мозг и сознание», которая была издана в 1969 году и позднее переведена на русский язык.

Итальянские последователи Дельгадо в 2007 году опубликовали в European Journal of Neuroscience выводы своих исследований электрической стимуляции мозга.

Ученые смогли доказать, что этот способ позволяет снижать мышечную усталость и делает человека более выносливым.

В проведенном ими эксперименте были задействованы 24 добровольца. Исследователи применяли метод микрополяризации (Transcranial direct current stimulation – tDCS), подавая ток низкой силы и частоты в участки моторной коры. Известно, что микрополяризация служит для улучшения работы нейронов. Использование данного метода в медицинских целях, к примеру, помогает восстановить работу конечностей после перенесенного инсульта.

Что имеем сейчас

Как сообщает журнал Nature, в феврале текущего года к калифорнийским разработчикам «допинга для мозга» обратилась Ассоциация лыжного спорта и сноуборда США. Спортсмены, принимающие участие в соревнованиях по прыжкам на лыжах с трамплина, решили самостоятельно проверить, насколько электрическая стимуляция мозга может улучшить технику выполнения прыжка и действительно ли устройство помогает снизить физические нагрузки. В эксперименте приняли участие семеро спортсменов, среди которых были участники Олимпийских игр.

Для выявления эффективности электростимулятора участников эксперимента разделили на две группы: четверо спортсменов тренировались с устройством, а оставшиеся трое — обычным способом. Четыре раза в неделю в течение полумесяца спортсмены оттачивали прыжки на специальной неустойчивой платформе. По итогам наблюдений группа спортсменов, использовавших «допинг для мозга», увеличила силу отталкивания на 70% и улучшила координацию движений на 80% по сравнению с более честными коллегами.

Один из управляющих ассоциацией, Трой Тэйлор, рассказал, что был очень обрадован положительными результатами эксперимента. И тем не менее Тэйлор осознает, что выводы предварительны и еще рано полагаться на них в полной мере.

Что получим в будущем

Также Nature сообщает, что с 6 по 8 марта этого года в Ноттингеме прошла конференция Biomedical Basis of Elite Performance. Участники научной встречи поделились наблюдениями за состоянием спортсменов после электростимуляции мозга. Лекс Могер из Кентского университета подтвердил выводы, полученные итальянскими коллегами в 2007 году: подавая слабый ток к моторной коре, можно подавить ощущение усталости у спортсменов. В эксперименте Могера принимали участие 12 добровольцев, которые, как и американские спортсмены, были поделены на две группы. Эксперимент выявил, что участники, которые были подвержены микрополяризации, готовы были крутить педали в среднем на две минуты дольше и при этом чувствовали себя менее изнуренными.

Другой ученый, Александр Окано из Федерального университета штата Рио-Гранде-до-Норте в Бразилии, обнаружил схожие результаты повышения выносливости у велосипедистов после стимуляции височной коры головного мозга. Этот участок ответствен за восприятие собственного тела и связан с вегетативной нервной системой, которая регулирует работоспособность. Исследование Окано еще раз подтвердило идею о том, что предел физической нагрузки устанавливает мозг.

Предохраняя организм от изнашивания, серое вещество способно в нужный момент замедлять работу мышц и вызывать ложное чувство усталости.

Дилан Эдвардс из медицинского научно-исследовательского института Берка в Уайт-Плейнс так прокомментировал это положение: «Даже когда вы считаете, что тренируетесь на износ, у вас все равно остается запас сил».

Тем не менее наличие положительных результатов исследований электростимуляции мозга у спортсменов все равно оставляет у некоторых ученых долю скепсиса в отношении безоговорочной эффективности данного метода. Чаще всего исследователи указывают на сравнительно небольшое количество людей, задействованных в экспериментах. Также мало известно, насколько долго может сохраняться эффект от подачи тока. Другие исследователи склонны признавать, что в профессиональном спорте может возрасти интерес к устройствам, электрически стимулирующим участки головного мозга. Дилан Эдвардс предположил, что доступность на рынке «допинга для мозга» станет настоящим искушением для спортсменов, так как последствия от употребления такого допинга невозможно зафиксировать на пробах. Эдвардс считает, что, если будет обнаружено реальное увеличение продаж электростимуляторов мозга для немедицинских целей, Международному олимпийскому комитету стоит обратить на это пристальное внимание.