Headphone yang Merangsang Otak Mungkin Berfungsi Lagi
Headphone yang Merangsang Otak Mungkin Berfungsi Lagi
Anonim

Hype seputar teknologi telah berpacu di depan bukti. Sekarang buktinya mungkin akan menyusul.

Dari sudut pandang ilmiah murni, gagasan bahwa Anda dapat mengubah batas fisik Anda dengan mengalirkan sedikit arus listrik melalui otak Anda sangatlah menakjubkan. Tanpa mengubah apa pun tentang bagaimana otot Anda berkontraksi, seberapa keras Anda bernapas, atau seberapa cepat jantung Anda berdetak, Anda dapat (secara teori) melangkah lebih jauh atau lebih cepat karena stimulasi listrik yang diterapkan pada bagian kanan otak membuat segalanya merasa lebih mudah. Ini adalah ilustrasi yang cukup menakjubkan tentang peran otak dalam menetapkan batas fisik.

Dalam praktiknya, airnya sedikit lebih berlumpur. Haruskah kita benar-benar merayakan munculnya era baru doping otak, di mana siapa pun yang bercita-cita untuk naik podium harus memasang tengkorak mereka? Saya telah menulis banyak tentang teknik yang disebut stimulasi otak arus searah transkranial dalam beberapa tahun terakhir (terakhir di sini), dan saya diam-diam merasa lega bahwa, meskipun tampaknya berhasil di lingkungan laboratorium yang sangat terkontrol, ada sedikit atau tidak ada bukti yang meyakinkan bahwa perangkat yang tersedia secara komersial seperti yang dibuat oleh Halo Neuroscience melakukan hal yang sama.

Untuk lebih baik atau lebih buruk, itu mungkin berubah. Bulan lalu, dua studi baru diterbitkan yang menemukan peningkatan signifikan dalam kinerja atletik - satu berlari, satu bersepeda menggunakan headphone stimulasi otak Halo. Kedua studi kecil, dan keduanya meninggalkan beberapa pertanyaan yang belum terjawab. Tetapi ketika stimulasi otak beralih ke arus utama, ada baiknya melihat temuan baru.

Ketika Anda menjalankan arus listrik yang lemah-biasanya sekitar 2 miliampere, ratusan kali lebih kecil dari apa yang digunakan dalam terapi kejang listrik-melalui otak Anda, itu mengubah rangsangan dari neuron yang terkena, membuat mereka sedikit lebih mungkin untuk menyala selama satu jam atau lebih. setelah stimulasi otak. Ada banyak teori berbeda (dan bukti yang saling bertentangan) tentang bagaimana atau mengapa teknik ini dapat meningkatkan daya tahan, tetapi yang menurut saya paling meyakinkan adalah sebagai berikut:

Untuk mengayuh sepeda, Anda memerlukan wilayah otak Anda yang disebut korteks motorik untuk mengirim sinyal ke otot Anda. Jika Anda menerapkan stimulasi otak ke korteks motorik Anda, sinyal-sinyal otak itu dapat diteruskan dari neuron ke neuron dengan lebih “mudah.” Menurut salah satu teori, rasa subjektif usaha Anda ditentukan, setidaknya sebagian, oleh besarnya aktivasi otak yang diperlukan untuk membuat otot Anda bergerak. Jadi, jika lebih mudah untuk menghasilkan dan mengirimkan sinyal otak yang diperlukan, tindakan mengayuh atau berlari dengan kecepatan tertentu akan terasa lebih mudah-sehingga Anda dapat melaju lebih cepat atau mempertahankan kecepatan tertentu lebih lama.

Akibatnya, temuan kunci dalam beberapa makalah stimulasi otak yang lebih meyakinkan adalah bahwa peningkatan kinerja daya tahan berjalan seiring dengan berkurangnya rasa usaha sejak awal latihan (seperti yang ditunjukkan, misalnya, dalam grafik dalam artikel ini). Itulah senjata merokok yang harus dicari.

Salah satu studi baru, yang diterbitkan dalam PLOS One, berasal dari sekelompok peneliti di Korea Selatan yang dipimpin oleh Joung-Kyue Han dari Universitas Chung-Ang. Sepuluh sukarelawan melakukan tes lari time-to-exhaustion pada 80 persen VO2max, kecepatan yang dapat mereka pertahankan selama kira-kira 20 menit. Sebelum menjalankan tes, mereka menerima 20 menit stimulasi otak nyata atau palsu dengan headphone Halo. Setiap sukarelawan melakukan tes dua kali dalam beberapa hari, sekali dalam kedua kondisi tersebut, dalam urutan acak.

Setelah stimulasi otak nyata, pelari bertahan sekitar 15 persen lebih lama dalam tes daya tahan: 21,18 menit dibandingkan dengan rata-rata 18,44 menit. Tujuh dari 10 relawan memiliki hasil yang lebih baik dengan stimulasi otak. Karena energi tambahan yang dibutuhkan untuk perubahan kecepatan yang halus sekalipun, pengujian waktu hingga kelelahan cenderung menghasilkan perubahan performa yang jauh lebih besar daripada balapan atau uji waktu: perkiraan konservatif adalah bahwa peningkatan waktu hingga kelelahan sebesar 15 persen adalah setara dengan pergi sekitar 1 persen lebih cepat dalam perlombaan. Tetap saja, itu masalah besar.

Tak satu pun dari pengukuran di bawah leher yang bisa menjelaskan perubahan kinerja: detak jantung, konsumsi oksigen, dan pernapasan semuanya sama pada titik waktu tertentu dengan atau tanpa stimulasi otak. Tanpa diduga, penilaian subjektif dari pengerahan tenaga yang dirasakan juga sama di kedua kondisi. Itu melemahkan gagasan bahwa Anda bertahan lebih lama di treadmill karena terasa lebih mudah, dan bertentangan dengan hasil sebelumnya yang saya sebutkan di atas. Meskipun ada diskusi panjang tentang temuan ini di koran, intinya adalah mereka tidak yakin apa yang harus dilakukan.

Makalah kedua, yang diterbitkan di Frontiers in Physiology oleh kelompok yang dipimpin oleh Xinyan Zheng dari Shanghai University of Sport di China, membahas tentang bersepeda sprint dan kinerja kognitif. Desainnya cukup mirip, dengan sembilan sukarelawan yang melakukan tugas bersepeda yang melibatkan lima sprint habis-habisan masing-masing enam detik dengan 24 detik mengayuh dengan mudah di antaranya.

Sentuhan tambahan adalah dimasukkannya dua tes kognitif, satu sebelum stimulasi otak dan satu lagi setelah tes bersepeda. Mereka menggunakan sesuatu yang disebut Tes Stroop, yang melibatkan respons terhadap kata-kata berwarna (seperti "hijau") saat mereka berkedip di layar dengan warna font yang mungkin cocok atau tidak cocok dengan kata tersebut. Percayalah, ini bahkan lebih membingungkan daripada kedengarannya ketika Anda mencoba melakukannya! Ini adalah tes fungsi eksekutif yang terkadang digunakan untuk menilai bagaimana waktu reaksi dan pengambilan keputusan Anda dipengaruhi oleh kelelahan mental.

Sekali lagi, subjek tampil lebih baik setelah stimulasi otak, meskipun dalam sprint enam detik yang sangat singkat ini, mereka tidak dapat mengukur pengerahan tenaga yang dirasakan (yang mungkin sudah maksimal setiap kali). Inilah yang tampak seperti output daya rata-rata dalam sprint, dengan (kotak gelap) dan tanpa (kotak terang) stimulasi otak:

Gambar
Gambar

Hasil kognitif sedikit lebih sulit untuk diuraikan, tetapi tampaknya ada manfaatnya. Dalam tes Stroop yang "tidak selaras" (situasi yang lebih rumit di mana kata dan warna font tidak cocok), tingkat akurasi respons menurun setelah latihan setelah stimulasi otak palsu, tetapi meningkat setelah latihan setelah stimulasi nyata. Beberapa hasil lain seperti waktu reaksi dan akurasi "kongruen" tidak menunjukkan efek, jadi saya kurang percaya diri dengan hasil ini, tetapi para peneliti menunjukkan bahwa jika dorongan kognitif itu nyata, itu bisa menjadi signifikan dalam olahraga. di mana pengambilan keputusan penting, seperti sepak bola, dan olahraga teknis seperti ski dan bersepeda gunung.

Hal-hal menarik, tetapi berisiko terdengar seperti pesta, izinkan saya kembali ke beberapa peringatan. Bagian diskusi dari kedua makalah tersebut menyampaikan segala macam ide “bio-masuk akal” tentang bagaimana stimulasi otak mungkin bekerja: area otak A mungkin berbicara dengan area otak B yang mungkin berbicara area otak C, yang semuanya memainkan peran yang berbeda, dan entah bagaimana ini membuat Anda berlari lebih cepat meskipun rasa usaha Anda belum benar-benar berubah. Ada banyak "kekuatan" di sana.

(Oke, saya tidak tahan. Berikut contoh singkat dari makalah bersepeda: “Pertama, input sensorik dari sistem perifer ke M1 mengurangi output motorik (kelelahan supraspinal), dan jalur saraf yang menghubungkan sumsum tulang belakang, thalamus, sekunder korteks somatosensori, korteks insular medial, korteks cingulate posterior, korteks cingulate anterior, area premotor, area motor tambahan (SMA), dan korteks motorik primer merupakan sistem penghambatan …” Paragraf berlanjut seperti itu untuk sementara, lalu menyimpulkan: “Ini hipotesis perlu dievaluasi dalam studi masa depan.”)

Sekarang, hanya karena sesuatu itu rumit bukan berarti itu salah. Tetapi kegagalan studi untuk menawarkan beberapa wawasan yang jelas tentang bagaimana kinerja ditingkatkan agak mengkhawatirkan. Saya akan jauh lebih percaya diri dengan hasilnya jika studi yang berjalan telah melihat perubahan persepsi upaya, seperti yang dilakukan oleh studi berbasis lab sebelumnya.

Hal lain yang saya ingin tahu adalah penempatan elektroda. Untuk menjalankan arus listrik, Anda memerlukan dua elektroda. Dalam bentuk stimulasi otak ini, anoda akan meningkatkan rangsangan neuron di dekatnya; katoda akan memiliki efek sebaliknya dan menurunkan rangsangan. Kembali pada tahun 2017, peneliti Universitas Kent Alexis Mauger menyarankan bahwa salah satu alasan hasil yang tidak konsisten dalam studi stimulasi otak adalah bahwa efek negatif dari katoda mengganggu efek positif dari anoda. Dengan memindahkan katoda dari tengkorak dan ke bahu, dia mendapatkan hasil peningkatan kinerja yang lebih konsisten.

Konfigurasi headphone Halo dalam penelitian ini melibatkan tiga elektroda: sebuah anoda tepat di atas kepala, dan dua katoda di bagian bawah menuju telinga di kedua sisi (gambar satu set headphone dengan pita yang melintang di bagian atas headphone). kepala). Secara teori, ini mengirimkan arus yang meningkatkan rangsangan melalui korteks motorik di kedua sisi atas kepala. Tetapi seberapa pentingkah posisi elektroda yang tepat? Apakah ada efek negatif dari memiliki katoda begitu dekat dengan anoda?

Salah satu jawaban untuk pertanyaan itu adalah: hei, pelari dan pengendara sepeda meningkatkan kinerja mereka, jadi jelas elektrodanya baik-baik saja. Tapi itu kesimpulan yang berisiko. Ini adalah teknologi baru yang cukup seksi, dan saya menduga ada lusinan lab di seluruh dunia yang menjalankan eksperimen dengan Halo. Ini adalah studi terkait kinerja pertama yang saya lihat-tetapi tidak mungkin untuk mengetahui berapa banyak orang lain yang duduk di laci meja karena hasilnya dianggap terlalu membosankan untuk dipublikasikan.

Dengan kata lain, studi ini sama sekali tidak menawarkan kata akhir tentang kinerja Halo. Ada banyak alasan untuk tetap berhati-hati. Namun, ketika dipertimbangkan dalam hubungannya dengan studi berbasis laboratorium sebelumnya, temuan ini sangat sugestif. Tebakan terbaik saya saat ini adalah bahwa stimulasi otak yang diterapkan dengan hati-hati mungkin mampu meningkatkan kinerja daya tahan. Sampai sekarang, saya cukup skeptis bahwa pengaturan Halo memenuhi ambang batas itu. Tapi saya siap untuk mempertimbangkan kembali.

Direkomendasikan: