tel. kom. 693-396-774
tel./fax: (71) 336 10 36
e-mail: centrum@biomed.org.pl

Neurotechnologia w diagnozie i terapii

Wyszukaj w serwisie

Neurotechnologia - nowe możliwości w diagnozie i terapii

Do usprawnienia swojego działania poszukujemy możliwości zastosowania urządzeń technicznych do nauczania umiejętności samoregulacji. Urządzenia techniczne współpracujące z komputerami umożliwiają działania ważne z punktu widzenia edukacyjnego lub treningowego i przy odpowiedniej współpracy optymalizują sprawność w określonym zakresie. Drugi terapeutyczny kierunek zastosowań pozwala nieść pomoc w przezwyciężaniu zaburzeń chorobowych, uzależnieniach czy problemach natury emocjonalnej. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu urządzeń technicznych, które mogą współpracować z mózgiem człowieka.

Dla naukowców ludzki mózg to ciągle jeszcze wielka zagadka. Wciąż podejmujemy próby stworzenia superkomputera symulującego jego działanie.
Natomiast do pełnej symulacji pracy ludzkiego mózgu potrzeba około 20 EFLOPS mocy obliczeniowej. To jest 1000 razy więcej niż możemy stworzyć obecnie. W latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku najsilniejsze komputery miały moc obliczeniową mierzoną w MFLOPS (milionach operacji na sekundę). Najwydajnieszy obecnie komputer dostępny w Polsce to Zeus – 267 TFLOPS (267 bilionów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę). Rekord świata należy do chińskiego Tianhe-2 i wynosi 33,86 PFLOPS (ponad 33 biliardy operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę). Biorąc pod uwagę tempo rozwoju techniki informatycznej szacuje się, że około 2025 roku specjalistyczne laboratoria badawcze osiągną wymagane 20 EFLOPS mocy obliczeniowej. W ostatnich latach (2013–2014) rząd Stanów Zjednoczonych przeznaczył 110 milionów dolarów na projekt badań Brain Research Thrugh Advancing Innovative Neurotechnologies. Głównym celem tego programu jest stworzenie jak najdokładniejszych map ludzkiego mózgu oraz rozwój neurotechnologii.
 
Neurotechnologia to nowa interdyscyplinarna dziedzina nauki. Wykorzystuje do swoich badań zdobycze medycyny i psychologii i stara się je łączyć z nowoczesnymi technologiami. A co najważniejsze, zajmuje się praktycznym zastosowaniem w życiu codziennym wyników badań naukowych nad udoskonalaniem pracy i zwiększaniem możliwości ludzkiego mózgu.

 

EEG - Biofeedback opis metody

To właśnie postęp techniczny napędza rozwój każdej dziedziny ludzkiego życia. Amerykańska Agencja Kosmiczna NASA już na początku lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku zaczęła wykorzystywać do treningu kosmonautów urządzenie nazwane EEG-biofeedback. Od przeszło 10 lat EEG-biofeedback jest znany również w Polsce. Wprowadzenie technik komputerowych umożliwiło i usprawniło rozwój badań z przeprowadzeniem i interpretacją zapisu EEG mózgu, które swoje początki mają w latach 20. dwudziestego wieku. Za twórcę elektroencefalografii uznaje się niemieckiego lekarza psychiatrę Hansa Bergera (1873–1941).
 
EEG-Biofeedback Biomed
 
Obecnie dzięki postępowi technologicznemu możliwe jest rejestrowanie sygnału EEG oraz jego wizualizacja na ekranie komputera. Sygnał nie jest już poddawany analogowej ocenie wzrokowej, lecz podlega analizie cyfrowej. Rejestrowane dane analogowe sygnału EEG są odpowiednio wzmacniane (około milion razy), a potem przekształcane z postaci ciągłej analogowej na postać dyskretną (cyfrową). To wszystko dzieje się w pamięci komputera, a krótki czas obliczeń możliwy jest dzięki zastosowaniu m.in. szybkiej transformacji Fouriera (FFT, Fast Fourier Transform). Zastosowanie techniki komputerowej gwarantuje dostępność tego typu urządzeń wykorzystywanych do zapisu EEG.

Jeszcze na początku lat sześćdziesiątych nawet nie sądzono, że będzie można trenować fale mózgowe człowieka wykorzystując w tym celu warunkowanie instrumentalne. Profesor Barry Sterman z Uniwersytetu w Los Angeles udowodnił, dzięki swoim doświadczeniom na kotach, że jest to wykonalne.
Trenując falę SMR (14 Hz) na zasadzie warunkowania instrumentalnego dał początek nowej erze zastosowań rozwiązań technologicznych, umożliwiających efektywną stymulację rozwój mózgu za pomocą biologicznego sprzężenia zwrotnego z wykorzystaniem techniki komputerowej. W praktyce połączono po prostu technikę komputerową umożliwiającą bieżący monitoring fal mózgowych z biologicznym sprzężeniem zwrotnym i zastosowano w terapii metodą EEG-biofeedback.
Hamowanie i/lub promowanie odpowiednich częstotliwości fal bioelektrycznych mózgu z wykorzystaniem warunkowania instrumentalnego stało się możliwe do przeprowadzania na szeroką skalę w specjalistycznych gabinetach psychologicznych, pedagogicznych czy lekarskich.
Jest to ogólnodostępna metoda treningowa, a co ważne bezinwazyjna. Polega wyłącznie na wolincjonalym uczeniu się stanu koncentracji uwagi albo relaksacji, przez równoczesne nagradzanie uzyskiwanych w ten sposób parametrów pracy mózgu. Tak mózg uczy się pożądanych stanów psychofizjologicznych, które w znacznej mierze wiążą się z określonym zapisem fal bioelektrycznych. Proces uczenia się można ponadto wspomagać między innymi przez suplementację, np. kwasami omega 3 lub farmakologicznie przez wprowadzenie leków lub środków naturalnych, poprawiających krążenie mózgowe, albo przez stymulowanie produkcji i dystrybucji w przestrzeni międzysynaptycznej odpowiednich neuroprzekaźników.
 

Zastosowanie EEG-Biofeedback w terapii

Oddziaływania tego typu mają duże znaczenie nie tylko w terapii zaburzeń koncentracji uwagi, uczenia się, zaburzeń pamięci, ale również we wspomaganiu leczenia stanów depresyjnych i lękowych. Metoda EEG-biofeedback znalazła również zastosowanie w leczeniu pacjentów z padaczką lekooporną. W 2013 r. Amerykańskie Towarzystwo Pediatryczne uznało tę metodę za najlepszą w leczeniu dzieci z ADHD, ADD ADHD oraz ADD. W treningach EEG-biofeedback uczestniczą także osoby, które chcą się doskonalić i intensywnie rozwijać funkcje swojego mózgu, np. w zakresie koncentracji uwagi, chcą nauczyć się radzenia sobie ze stresem – kontrolować emocje, uzyskać umiejętność wchodzenia w stan relaksacji i wyciszenia.
 
W szerszej terapii metodą biofeedback stosuje się czujniki psychofizjologiczne do pomiaru funkcji fizjologicznych organizmu, takich jak: oddech, przewodność skóry, temperatura, rytm bicia serca (BVP), EMG – napięcie mięśniowe.
 
Kulkoski i Peniston wykorzystywali np. trening temperaturowy do wprowadzania pacjentów w stan relaksu przed zasadniczym treningiem alfa/theta, który ordynowali przede wszystkim żołnierzom wracającym z wojny w Wietnamie z rozpoznaniem zespołu stresu pourazowego (PTSD – Post Traumatic Stres Disorder).

Profesor Nils Birbaumer z Uniwersytetu w Tybindze wykorzystuje odpowiednio umieszczone czujniki oddechowe i EMG do terapii zaburzeń lękowych opartej na procesie desensytyzacji. Dr Erick Pepper uczy pacjentów bezwysiłkowego oddychania przeponowego, które zmniejsza pobudzenie współczulne (AUN) i synchronizuje rytm serca z wdechem i wydechem powietrza z płuc w cyklu oddechowym. Do tego typu treningu biofeedback nazwanego treningiem HRV używa się fotopletyzmografu mierzącego częstość bicia serca (puls) i umieszczonego na palcu oraz opaski oddechowej do monitorowania oddechu przeponowego. Celem tego treningu jest uzyskanie umiejętności zachowania równowagi emocjonalnej oraz adekwatna reakcja psychofizjologiczna na bodźce stresogenne.
 

HEG - Biofeedback

Do treningu mózgu na zasadzie biologicznego sprzężenia zwrotnego wykorzystywany jest w neurotechnologii aparat HEG-biofeedback. To urządzenie treningowe dokonuje pomiaru przepływu krwi oraz jej saturacji (natlenienia) poprzez zastosowanie techniki bliskiej podczerwieni (spektroskopii nIR).

HEG biofeedback Biomed

Okazuje się, że proces warunkowania instrumentalnego można wykorzystać do uczenia się prawidłowej koncentracji uwagi, która ma związek ze zmianą pobudzenia, a co za tym idzie także krążenia (perfuzji) krwi w mózgu, szczególnie w płatach czołowych. Jednocześnie na bieżąco monitoruje się ten proces wykorzystując w tym celu technikę bliskiej podczerwieni. W tym przypadku nie trzeba się martwić o artefakty, które nastręczają wielu problemów badaczom i terapeutom stosującym technikę pomiaru pracy mózgu za pomocą fal EEG. Obecnie uważa się, że zmniejszony przepływ krwi (hipoperfuzja), szczególnie w płatach czołowych, towarzyszy takim zaburzeniom jak ADHD, ADD, autyzm czy schizofrenia. Wciąż prowadzone są badania, które mają nam odpowiedzieć na pytanie, czy zastosowanie metody HEG-biofeedback stanie się antidotum na zaburzenia w funkcjonowaniu OUN.
 
Możliwości współczesnych urządzeń technicznych wpływają na jakość naszego życia, a same urządzenia znajdują także szerokie zastosowania w diagnostyce i terapii medycznej oraz diagnostyce i terapii pedagogicznej. Sprzężenie zwrotne umożliwia poznanie niekiedy skomplikowanych związków psychologiczno-fizjologicznych, które samodzielnie są niemożliwe do zdefiniowania. Możliwe są zatem pozytywne rezultaty zarówno w sferze psychiki, psychomotoryki, zwłaszcza w diagnozowaniu i terapii chorób somatycznych oraz tych o nieokreślonych laboratoryjnie przyczynach.

Dariusz Tuchowski
psycholog, certyfikowany terapeuta EEG Biofeedback

Bibliografia:
 
     Thompson M., Thompson L., Neurofeedback. Wprowadzenie do podstawowych koncepcji psychofizjologii stosowanej. Wydawnictwo Biomed Neurotechnologie, Wrocław 2003.