تقویت رفتارها و فرآیندهای شناختی انسان، مدت‌هاست که مورد توجه محققان بوده است و روش درمانی موثر و محبوبی هم برای آن تعریف شده است. در واقع، برای کاهش تحریک‌ پذیری قشر مغز و ایجاد اثرات تسهیل‌کننده یا بازدارنده بر انواع رفتارها، از روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال (tDCS) استفاده می‌شود. محبوبیت این روش درمانی، در دهه‌ گذشته افزایش یافته و به عنوان ابزاری امیدوار کننده برای تعدیل مهارت‌های شناختی و حرکتی مطرح شده است. در این مقاله، قصد داریم به معرفی این روش درمانی تحریک الکتریکی مغز و کاربرد آن در زمینه‌های مختلف بپردازیم.

تحریک الکتریکی مغز tdcs چیست ؟

جریان مستقیم ترانس کرانیال (tDCS) یک نوع تحریک الکتریکی مغز با شدت کم و به روش غیرتهاجمی است که توسط دستگاه قابل حمل کوچکی که معمولاً با باتری کار می‌کند، انجام می‌شود. از این روش درمانی، برای بهبود عملکردهای شناختی مانند حافظه، زبان و توجه، استفاده می‌شود. tDCS می‌تواند عملکرد شناختی را در افراد سالم که در سن سالخوردگی قرار دارند و یا بیماران مبتلا به اختلالات عصبی که معمولاً در سنین بالا به بیماری‌هایی از جمله آلزایمر ، زوال عقل فرونتوتمپورال و بیماری پارکینسون مبتلا می‌شوند، افزایش دهد. اگرچه اثربخشی بالینی tDCS هنوز نیازمند تایید دقیق آن با انجام مطالعات بالینی جامع و کنترل‌شده‌ تصادفی است، اما نتایج آن برای مدیریت اختلالات شناختی مرتبط با اختلالات عصبی در سالمندان امیدوارکننده به نظر می‌رسد.

 

تاریخچه تحریک الکتریکی مغز tdcs

روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم بین جمجمه‌ای (tDCS) بیشتر از آنچه که تصور کنیم، ریشه در تاریخ دارد. از 3000 سال قبل از میلاد، مصریان باستان از خواص الکتریکی گربه ماهی آگاه شدند. 300 تا 400 سال قبل از میلاد، افلاطون و ارسطو توانایی ماهی اژدر را در ایجاد اثرات درمانی آن با استفاده از تخلیه الکتریکی مشاهده و ثبت کردند. 43 سال بعد از میلاد، پزشک رومی، به نام اسکریبونیوس لارگوس، از ماهی اژدر برای درمان سردرد استفاده کرد. در قرن یازدهم، پزشک مسلمان ایرانی، ابن سیده، استفاده از ماهی اژدر را در درمان صرع پیشنهاد کرد و سپس فیلسوف ایرانی ابن سینا از آن به عنوان وسیله‌ای برای تسکین سردرد و درد مفاصل استفاده نمود. بعد از آن، این تحقیقات، توسط محققان مختلف ادامه یافت تا اینکه در سال 1773 جان هانتر، آناتومیست، مکانیسم تسکین درد و بی‌حسی ناشی از ماهی اژدر را مورد مطالعه و توضیح قرار داد.

در سال 1801 جووانی آلدینی، از دستگاه tDCS ساده، برای بهبود خلق و خوی فردی که احتمالاً از افسردگی ناشی از شیزوفرنی رنج می‌برد، استفاده کرد. در سال‌های 1940-1930 درمان تشنج الکتریکی (ECT) به سرعت محبوبیت پیدا کرد و tDCS را تحت‌الشعاع قرار داد. اما به دلیل عدم قطعیت نتایج، عدم درک اصول عملیاتی و طراحی آزمایشات ضعیف، علاقه‌ محققان به tDCS کاهش یافت. تا اینکه 20 سال بعد، نقش این روش در درمان الکترو خواب و الکترو بیهوشی محبوبیت یافت. پس از آن، پیشرفت‌های خوبی در زمینه‌ برق درمانی، تحریک الکتریکی مغز و تکنیک‌های جدید تصویربرداری به دست آمد.

نحوه‌ عملکرد تحریک الکتریکی مغز tdcs

در روش جریان مستقیم ترانس کرانیال، جریان الکتریکی ضعیفی، از طریق قرار دادن دو الکترود به پوست سر برقرار می‌شود. به طور معمول، 2 الکترودِ یک‌بار مصرف، روی سر قرار می‌گیرد و جریان کمی بین این الکترودها عبور داده می‌شود تا مغز را از طریق جمجمه تحریک کند. یک الکترود به عنوان الکترود هدف و دیگری به عنوان الکترود مرجع شناخته می‌شود. در برخی از دستگاه‌ها، الکترود مرجع در خارج سر، مثلاً روی بازو قرار می‌گیرد. در طول تحریک الکتریکی مغز ، جریان بین دو الکترود برقرار و از مغز عبور می‌کند تا مدار کامل شود. معمولاً از جریان با شدت کم 1 تا 2 میلی‌آمپر استفاده می‌شود که این جریان به طور مداوم برای حدود 30 دقیقه به فرد اعمال می‌گردد.

 

در روش جریان مستقیم ترانس کرانیال، از جریان پیوسته استفاده می‌شود که در یک جهت از الکترود آند به سمت الکترود کاتد به صورت مستقیم، جریان دارد. مکان‌هایی که الکترودها در آن قرار می‌گیرند، باید مشخص و تعیین شود. قبل از اتصال الکترودها به پوست سر، آزمایشگر باید اطمینان حاصل کند که پوست فرد سالم است. از خمیر رسانا یا ژل EEG برای چسباندن الکترودها به پوست سر استفاده می‌شود که می‌توانند توزیع جریان را به طور موثری کنترل کنند. سپس، الکترودها با استفاده از سیم‌های متصل به پورت‌های آندی/کاتدی مربوطه به محرک متصل می‌شوند. هنگامی که الکترود روی ناحیه‌ موردنظر قرار می‌گیرد، باید به خوبی محکم شود. پس از اتصال الکترودها، مدت زمان تحریک الکتریکی مغز، شدت جریان و زمان‌های افزایش یا کاهش آن باید برنامه‌ریزی شود.

چند نکته‌ مهم

• نظارت آزمون‌گر بر بیمار، در طول تحریک الکتریکی مغز بسیار مهم است.
• کاربرد مطمئن و مداوم tDCS نیاز به تماس خوب الکترودها با پوست سر دارد تا رسانایی در مدار برقرار باشد.
• نحوه‌ قرارگیری الکترودها، بر جریان موثر است. لذا، آزمون‌گر باید توانایی و شناخت لازم با این روش درمانی را به طور کامل داشته باشد.
• بهتر است این روش درمانی توسط روانپزشک و یا متخصص مغز و اعصاب که علم و توانایی لازم در این زمینه را دارند، انجام شود.

چرا از tDCS استفاده می‌شود؟

همانطور که گفته شد، tDCS، تحریک الکتریکی مغز به روشی غیرتهاجمی است که امکان اعتدال برگشت‌پذیر فعالیت را در مناطق خاصی از مغز فراهم می‌کند. این ابزار ارزشمند، روابط مغزی-رفتاری در حوزه‌های مختلف شناختی، حرکتی، اجتماعی و عاطفی را بهبود می‌بخشد و مشخص شده است که در جمعیت‌های سالم، رفتارهایی از جمله: سرعت بخشیدن به یادگیری و افزایش عملکرد وظیفه را به طور موقت اصلاح می‌کند. به طورکلی، از این شیوه‌ درمانی، در درمان افسردگی، اضطراب، علائم شناختی، گفتاری یا حرکتی مربوط به شرایطی مانند سکته مغزی ، مولتیپل اسکلروزیس یا ام اس ، بیماری پارکینسون و سایر بیماری‌ها استفاده می‌شود.

مزایای tDCSچیست؟

از نظر عملی، تجهیزاتی که در تحریک الکتریکی مغز به روش tDCS، مورد استفاده قرار می‌گیرند، قابلیت استفاده‌ مجدد دارند و به نسبت ارزان هستند. همچنین، در صورت فرسودگی یا آسیب تجهیزات، به راحتی امکان جایگزین کردن آنها وجود دارد. این مزیت اقتصادی،  به پتانسیل درمانی آن در علوم بالینی کمک می‌کند و انجام آن را برای محققان یا بیماران در خانه آسان می‌سازد. این راهکار درمانی می‌تواند در کنار درمان‌های دارویی و جهت بهبود عملکرد حرکتی و شناختی استفاده شود. کاربرد tDCS در اتحادیه اروپا، کانادا، برزیل، استرالیا و سنگاپور، در درمان انواع اختلالات عصبی-روانی تایید شده است. در این روش، تنها کسری از جریان به مغز می‌رسد، جریان از پوست، جمجمه و مایع مغزی نخاعی عبور می‌کند، اما، ویژگی‌های تحریک‌کننده‌ مغز و انعطاف‌پذیری آن باعث می‌شود به سطح پایینی از تحریک جریان مستقیم حساس شود.

 

جالب است بدانید که جریان الکتریکی تزریق‌شده، به خودی خود پتانسیل عمل ایجاد نمی‌کند، اما فعالیت مداوم مغز را تعدیل می‌نماید و بر انتقال سیناپسی تأثیر می‌گذارد. پتانسیلِ ایجاد تغییرات پایدار در عملکرد مغز با tDCS، به ویژه پس از انجام جلسات مکررِ تحریک الکتریکی مغز، مشخص شده است که آزمایشات بالینی در درمان اختلالات روانپزشکی و عصبی موفق عمل کرده است. tDCS حتی در کاهش علائم افسردگی به طور موفقیت‌آمیز عمل کرده است. اگرچه این موضوع، هنوز نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. از طرف دیگر، برخی مطالعات نشان داده است که روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال، موجب کاهش توهمات در افراد مبتلا به اسکیزوفرنی می‌شود و تا حدی موجب بهبودی در افراد مبتلا به اوتیسم می‌گردد.

عوارض جانبی و معایب tDCS چیست؟

tDCS به طورکلی از نظر پروتکل‌ها و دوز الکتریکی انعطاف‌پذیر است. با این وجود، تصمیم‌گیری در مورد مؤثرترین طرح برای یک آزمایشِ مشخص، آسان نیست. این موضوع تا حدودی، به دلیل عدم وجود تحقیقات قابل مقایسه و تنوع زیاد پروتکل‌ها در روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال است. بنابراین، برای محققینی که به تازگی با tDCS آشنا شده‌اند، طراحی یک آزمایش ممکن است فرآیندی زمان‌بر باشد.

 

عوارض جانبی خفیف تحریک الکتریکی مغز با استفاده از tDCS، در طول مدت زمان تحریک، شامل: قرمزی پوست، خارش و احساس سوزش است که در افراد مختلف بسیار شایع است. اگرچه، این اثرات معمولاً به خوبی توسط بیمار تحمل می‌شوند و محدود به مدت زمان انجام جلسات هستند؛ اما، گزارش‌های موردی از القای دوره‌های شیدایی و هیپومانیک ناشی از tDCS در بیماران مبتلا به اختلالات خلقی مشاهده شده است. تاکنون،  هیچ گزارشی از عوارض جانبی جدی، به عنوان مثال، بستری شدن در بیمارستان، تشنج، ایست قلبی و مرگ مرتبط با tDCS وجود نداشته است. مطالعات روی انسان نشان داد که tDCS سطح انولاز خون (نشانگر آسیب مغزی) را افزایش نمی‌دهد و به خوبی توسط بیماران تحمل می‌شود. بنابراین، در کل، به عنوان تکنیکی ایمن محسوب می‌شود.

عوامل موثر بر کارایی tDCS

پروتکل‌های اولیه تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال، نشان می‌دهد که الکترودهای آند و کاتد می‌توانند به ترتیب اثرات تحریکی یا مهاری را در قشر زیرین القا کنند. مطالعات نشان داده است که تأثیرات این روش،  به پارامترهای دیگری مانند شدت جریان، مدت جلسه، وضعیت مغز و بسیاری موارد دیگر بستگی دارد. شدت جریان و مدت زمان برای تنظیم درجه‌ تعدیل عصبی تولیدشده، مهم هستند. وضعیت بیمار، از جمله هرگونه درمان همزمان با tDCS، مهم تلقی می‌شود، زیرا اثرات tDCS بر روی مغز به وضعیت مغز بستگی دارد. برای مثال، مطالعات حیوانی نشان می‌دهد که وقتی شکل‌پذیری سیناپسی آغاز می‌شود، تحریک همزمان انعطاف‌پذیری افزایش می‌یابد. شرایط بیمار نیز به دلایل مشابه دارای اهمیت است. به عنوان مثال، مصرف برخی از داروهای خاص، ممکن است بر نتایج tDCS تأثیر بگذارد.

تصمیمات کلیدی در مورد کاربرد tDCS عبارتند از: دوز تحریک که شامل موقعیت الکترود، جریان تحریک و مدت زمان است. وضعیت بیمار در طول تحریک از جمله استفاده از هرگونه مداخله‌ حاد کمکی مانند درمان شناختی رفتاری و تجویز یا منع مصرف برخی داروها بسیار مهم است. دوز تحریک از این جهت اهمیت دارد که قطبیت و موقعیت الکترودها تعیین می‌کند که کدام مناطق مغز تحت تأثیر tDCS قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در درمان افسردگی، الکترود مثبت (آند) روی قشر جلوی پیشانی پشتی سمت چپ قرار می‌گیرد. با این حال، روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال به شیوه‌ معمول و با استفاده از 2 الکترود می‌تواند مناطق اضافی مغز را بین الکترودها تحریک کند. tDCS با وضوح بالا از آرایه‌هایی از الکترودهای کوچک‌تر برای متمرکز کردن جریان به مناطق موردنظر مغز استفاده می‌کند.

انواع تحریک الکتریکی مغز

شکل‌های متمایز دیگری از تحریک الکتریکی مغز به روش ترانس کرانیال با شدت کم نیز وجود دارد، مانند تحریک الکتریکی متناوب، پالسی یا تصادفی. با این حال، در حال حاضر تحقیقات بالینی با استفاده از جریان مستقیم یعنی tDCS که پیشرفته‌ترین شیوه‌ درمانی است، توسط متخصصان مغز و اعصاب و یا روانپزشکان توانمند انجام می‌شود.

مکانیسم‌های tDCS

طی چندین دهه، مکانیسم‌ها و منطق tDCS مشخص شده است. عبور جریان مستقیم از طریق الکترودهایی که بر روی پوست سر قرار می‌گیرند،  میدان الکتریکی ثابتی را در مغز ایجاد می‌کند که به نوبه‌ خود قطبش پایداری را در غشای نورون‌ها ایجاد می‌کند. عملکردهای عصبی، از جمله پردازش اطلاعات و پلاستیسیته، به تغییرات در قطبش غشاء بسیار حساس هستند. با تأثیرگذاری بر فعالیت مداوم مغز و تسهیل تغییرات درازمدت، مسیر مشخصی برای tDCS جهت تأثیرگذاری بر شناخت و رفتار وجود خواهد داشت. افزایش و بازیابی نوروپلاستیسیتی در بیماران افسرده پس از یک دوره‌ درمان 4 هفته‌ای tDCS مشخص شده است. با این وجود، تغییرات در عملکرد مغز، به دنبال روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال، با توجه به داده‌های بسیار زیاد از مدل‌های حیوانی و تصویربرداری بالینی یا فیزیولوژی عصبی، تعجب‌آور نیست.

نتیجه‌گیری و جمع بندی

tDCS در طیف وسیعی از شرایط روانپزشکی، مانند اختلال وسواس فکری-اجباری، اعتیاد و اختلالات عصبی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، علاقه‌ قابل‌توجهی به استفاده از روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال، همراه با آموزش شناختی برای تقویت عملکرد شناختی، با کاربرد بالقوه برای تعدادی از اختلالات عصبی روانی وجود دارد. در حال حاضر، تحقیقات در مورد نقش tDCS به عنوان وسیله‌ای برای درمان اختلالات عصبی و روانپزشکی با کاربردهایی در افسردگی، اسکیزوفرنی، آفازی یا عدم قدرت تکلم، اعتیاد، صرع، درد مزمن، توجه و توانبخشی حرکتی در حال انجام است. کاربردهای احتمالی روش درمانی تحریک الکتریکی مغز با جریان مستقیم ترانس کرانیال، در افراد سالم نیز برای پیشرفت‌های شناختی و عصبی در حال بررسی است. همچنین، تحقیقات در تلاش برای درک tDCS و تعاملات آن با مغز در سطوح مختلف در حال انجام است. این امر با پیشرفت قابلیت‌های پردازش کامپیوتری و نرم‌افزار شبیه‌سازی امکانپذیر شده است.