Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem stałym na marzenia senne

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym tDCs (ang. transcranial direct current stimulation) polega na przykładaniu do głowy elektrod skórnych, przez które płynie prąd o natężeniu ok. 1 – 2 mA. Stymulujące działanie tDCs polega na tym, że prąd ten wytwarza stałe pole elektryczne, które zwiększa częstotliwości wyładowania neuronów kory, znajdujących się w zasięgu elektrody dodatniej – anody. Z kolei działanie katody (elektrody ujemnej) wpływa na zmniejszenie częstotliwości wyładowań neuronów znajdujących się pod nią. Pomimo bardzo słabego prądu stosowanego w tej metodzie stymulacji (do tkanki nerwowej dociera prąd rzędu zaledwie kilku-kilkudziesięciu mikroamperów), obserwuje się jej skuteczne działanie w poprawie różnych funkcji mózgu, a na poziomie neurofizjologicznym stymulacja ta faktycznie wywołuje zmiany w miejscowym przepływie krwi mózgowej (utożsamianym ze zmianami aktywności danego obszaru mózgu). Część tych obserwacji pochodzi z badań, podczas których z powodzeniem stymulowano grzbietowo-boczną korę przedczołową (DLPFC), której aktywacja podczas snu REM wiązana jest pojawieniem się świadomego snu.

Metoda tDCs szybko zyskała więc sympatię badaczy świadomego śnienia – zarówno amatorów, jak i prawdziwych naukowców. Póki co jednak nie wykorzystano tDCs do indukcji świadomych snów, chociaż istnieją duże szanse na to, że badania takie są obecnie prowadzone. W 2010 roku na łamach International Journal of Dream Research Ahmed Karim z Uniwersytetu z Tybindze (Niemcy) zapowiadał, że niedługo opublikowane zostaną wyniki prac nad zastosowaniem tDCs w badaniach nad śnieniem. W tym samym numerze wraz z Valdasem Noreiką z Uniwersytetu w Turku (Finlandia) proponowali zastosowanie tej metody do stymulacji DLPFC w celu indukcji świadomych snów. I chociaż to po nich można było się spodziewać pierwszych doniesień na temat wpływu tDCS na sny, uprzedzili ich inni badacze, z Australii. 

Aparat do stymulacji tDC, źródło: medcat.nl

Russel Conduit wraz ze współpracownikami z Monash University w Melbourne sprawdzali wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem stałym na treść marzeń sennych podczas różnych etapów snu. Jako cel stymulacji wybrano korę czołową oraz prawą korę ciemieniową ze względu na łatwą dostępność dla pola elektrycznego (w przeciwieństwie do położonych głębiej elementów układu limbicznego i pnia mózgu), większe zaangażowanie prawej półkuli w zadania wzrokowo-przestrzenne, a także to, że obszary te uważa się za szczególnie ważne w procesach śnienia, co wiadomo na podstawie badań lezji (uszkodzenia tych obszarów mogą prowadzić do całkowitego zaniku występowania marzeń sennych) oraz niektórych badań neuroobrazowych. Okazało się wówczas, że podczas stadium 2 snu NREM zastosowanie stymulacji obszaru tylnej kory ciemieniowej (anoda: P4, katoda znajdowała się nad korą czołową, Fpz) wywoływało częstsze marzenia senne o charakterze wzrokowym, w porównaniu z kontrolą (którą był brak stymulacji stałoprądowej lub odwrócenie polarności elektrod). Te same warunki stymulacji, jednak zastosowane podczas snu głębokiego (stadium 3 snu NREM), nie dawały już żadnych widocznych efektów. Chociaż oba badania dotyczyły snu NREM, poszczególne jego fazy różnią się znacznie pod względem fizjologicznym, co częściowo może tłumaczyć zaistniałą sytuację. Możliwe jest, że zaaplikowany prąd o natężeniu 2 mA jest za słaby, aby doprowadzić do depolaryzacji neuronów tych obszarów kory, które podczas snu głębokiego wykazują najniższy poziom aktywacji.

W kolejnym badaniu postanowiono sprawdzić jak stymulacja tDC będzie wpływać na marzenia senne podczas fazy REM. Ponieważ w fazie tej marzenia senne występują licznie i są pełne halucynacji wzrokowych, postanowiono zamienić elektrody miejscami, aby wywołać hamowanie aktywności tylnej kory ciemieniowej i pobudzenie kory czołowej. Spodziewano się, że tak zastosowana stymulacja tDC doprowadzi do spadku częstotliwości i jakości marzeń sennych. Podobnie jednak jak w przypadku poprzedniego badania, nie zaobserwowano różnic w opisie marzeń sennych zarówno w warunkach stymulacji jak i kontroli. Możliwe więc, że i tu prąd 2mA okazał się za słaby aby, tym razem, przyhamować neurony kory ciemieniowej. Nie zaobserwowano też żadnego wpływu pobudzenia kory czołowej na marzenia senne – w tym na pojawienie się świadomości we śnie, jednak w tym przypadku anoda nie znajdowała się nad obszarem DLPFC, lecz nad centralną częścią kory nadoczodołowej.

Ci, których ciekawi czy i w jaki sposób zastosowanie tDCs może wpływać na indukcję świadomego śnienia, będą zapewne jeszcze musieli poczekać. Nie wszyscy jednak są obdarzeni cierpliwością i wolą brać sprawy w swoje ręce. Podczas gdy w czasopismach naukowych pojawiały się kolejne artykuły wykazujące skuteczność metody tDCs, w sieci zaczęły się pojawiać projekty typu open-tDCs czy DIY-tDCs pozwalające niemal każdej osobie, przy minimalnym wkładzie finansowym (kilkanaście-kilkadziesiąt złotych) i z niewielkim doświadczeniem w elektronice, na skonstruowanie własnego aparatu do stymulacji prądem stałym w domowym warsztacie. Budowanie takiego urządzenia na własną rękę jest o tyle kuszące, że w porównaniu z ceną urządzenia certyfikowanego, spełniającego wszelkie normy umożliwiające wykorzystanie go do badań naukowych lub terapii, koszty są naprawdę niskie (ceny takich stymulatorów do zastosowań biomedycznych zaczynają się od kilku-kilkunastu tysięcy złotych). Pojawia się jednak problem bezpieczeństwa, bo chociaż prąd stosowany w stymulacji tDC ma niskie natężenie i w teorii wydaje się bezpieczny, to w rzeczywistości istnieją jeszcze inne czynniki, które mogą sprawić, że ryzyko uszkodzenia zdrowia podczas eksperymentowania na sobie znacznie wzrasta.

Niemniej jednak ciekaw jestem jak będzie rozwijał się projekt prowadzony od pewnego czasu przez ludzi z brmlab. Jednym z przedsięwzięć tego czeskiego hackerspace z Pragi jest właśnie indukcja świadomego śnienia za pomocą tDCs poprzez stymulację DLPFC. Obecnie prace, będące częścią większego projektu dotyczącego świadomego śnienia, utknęły na etapie budowy ulepszonej wersji aparatu do tDCs oraz opracowywania automatycznej detekcji fazy REM na podstawie zmian częstotliwości bicia serca. Warto wspomnieć, że ekipie z brmlab udało się też już wysłać sygnał EOG ze snu do laboratorium, pomimo, że korzystają oni z bardzo prostego, często własnoręcznie zrobionego lub zmodyfikowanego sprzętu.

Chociaż istnieją różne inne techniki stymulacji mózgu, przezczaszkowa stymulacja prądem stałym ma wiele zalet, gdyż jest nieinwazyjna, tania, bezgłośna (w przeciwieństwie do np. przezczaszkowej stymulacji magnetycznej, TMS) i wygodna. Ma jednak też pewne wady, o których warto mieć pojęcie, jeżeli planuje się jej wykorzystanie w przyszłości. Głównym minusem tDCs jest jej mała rozdzielczość przestrzenna, która w przypadku stymulacji małych obszarów kory może stanowić poważną przeszkodę. Na szczęście DLPFC jest stosunkowo sporym obszarem i cecha ta nie powinna zbytnio przeszkadzać. Inna sprawa to to, że aby uzyskać pożądany efekt poznawczy, proces stymulacji powinien trwać kilkanaście-30 minut. W przypadku stymulacji osoby śpiącej ryzykujemy tym, że może się ona obudzić w trakcie tak długiego okresu i wtedy próba zostanie zmarnowana. Kolejną ważną kwestią jest to, że tDCs wymaga stosowania jednocześnie dwóch elektrod: stymulującej anody oraz hamującej aktywność neuronów katody. Zgodnie z hipotezą o aktywacji DLPFC w świadomym śnie nie ulega wątpliwości, że anodę powinno się umieścić nad tym obszarem. Problemem może być jednak wybranie miejsca dla umiejscowienia katody. Hipotetycznie mógłby to być obszar (najlepiej stosunkowo duży), skorelowany ujemnie ze świadomością podczas snu, tzn. taki, którego aktywność spada z początkiem świadomego śnienia. Póki co, niestety nie wiadomo, czy taki obszar w ogóle istnieje.

Jeżeli okazałoby się, że przezczaszkowa stymulacja prądem stałym może z dużą skutecznością prowadzić do wystąpienia świadomego snu, otrzymalibyśmy potężne narzędzie, które w znacznym stopniu ułatwiłoby prowadzenie badań nad tym zjawiskiem. Obecnie, głównym ograniczeniem w prowadzeniu tego typu badań (obok oczywistych problemów finansowych) jest właśnie brak skutecznych metod indukowania świadomych snów. Być może rozwiązanie to zostałoby wykorzystane również w komercyjnych urządzeniach do indukcji świadomych snów (REM-dreamer oparty na tDCs) dostępnych dla przeciętnych użytkowników lubiących eksperymentować ze swoimi snami. Czas jednak pokaże kiedy i czy w ogóle takie zastosowanie tej technologii będzie możliwe, a póki co pozostają nam testy rzeczywistości i pobudki o czwartej nad ranem....


Fecteau S, Pascual-Leone A, Zald DH, Liguori P, Théoret H, Boggio PS, & Fregni F (2007). Activation of prefrontal cortex by transcranial direct current stimulation reduces appetite for risk during ambiguous decision making. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 27 (23), 6212-8 PMID: 17553993

Jakobson AJ, Conduit RD, Fitzgerald PB. (2012). Investigation of visual dream reports after transcranial direct current stimulation (tDCS) during REM sleep. International Journal of Dream Research, 5 (1), 87-93

JAKOBSON, A., FITZGERALD, P., CONDUIT, R. (2012). Investigation of dream reports after transcranial direct current stimulation (tDCs) during slow wave sleep (SWS) Sleep and Biological Rhythms, 10 (3), 169-178 DOI: 10.1111/j.1479-8425.2012.00538.x

JAKOBSON, A., FITZGERALD, P., CONDUIT, R. (2012). Induction of visual dream reports after transcranial direct current stimulation (tDCs) during Stage 2 sleep Journal of Sleep Research, 21 (4), 369-379 DOI: 10.1111/j.1365-2869.2011.00994.x

Karim AA. (2010). Transcranial cortex stimulation as a novel approach for probing the neurobiology of dreams: Clinical and neuroethical implications. International Journal of Dream Research, 3 (1), 17-20

Noreika V, Windt JM, Lenggenhager B, Karim AA. (2010). New perspectives for the study of lucid dreaming: From brain stimulation to philosophical theories of self-consciousness. International Journal of Dream Research, 3 (1), 36-45

Voss U, Holzmann R, Tuin I, & Hobson JA (2009). Lucid dreaming: a state of consciousness with features of both waking and non-lucid dreaming. Sleep, 32 (9), 1191-200 PMID: 19750924

Zheng X, Alsop DC, & Schlaug G (2011). Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on human regional cerebral blood flow. NeuroImage, 58 (1), 26-33 PMID: 21703350

Zyss T. (2010). Przezczaszkowa stymulacja stałoprądowa tDCS i inne pokrewne techniki w terapii zaburzeń psychicznych. Psychiatria Polska, 44 (4), 505-518

Foto: Day Donaldson, CC BY 2.0