Polarity-dependent effects of 400 Hz cortico-cerebellar pulsed current stimulation on corticospinal excitability and hand dexterity: A pilot randomized crossover study

कल्पना कीजिए कि आपका मस्तिष्क एक हलचल भरा, हाई-टेक शहर है जहाँ अरबों नन्हे संदेशवाहक बिजली के राजमार्गों पर दौड़ रहे हैं, और आपकी मांसपेशियों को आदेश पहुँचा रहे हैं। कभी-कभी, शहर के किसी विशिष्ट हिस्से को बेहतर ढंग से काम करने के लिए—जैसे कि आपके हाथ को तेज़ी से या अधिक मजबूती से चलाने के लिए—आप उसे थोड़ा सा सहारा देना चाह सकते हैं। वैज्ञानिकों ने ऐसा करने के लिए उपकरण विकसित किए हैं, जो बिना सर्जरी के मस्तिष्क को "गुदगुदाने" के लिए सौम्य विद्युत धाराओं का उपयोग करते हैं। एक लोकप्रिय तरीका एक स्थिर, धीमी बारिश की तरह है (जिसे tDCS कहा जाता है), जबकि दूसरा एक लयबद्ध ढोल की थाप की तरह है (जिसे tACS कहा जाता है)। लेकिन अब एक नया, अधिक आकर्षक उपकरण सामने आया है जिसे ट्रांसक्रानियल पल्स्ड करंट स्टिमुलेशन (tPCS) कहा जाता है। tPCS को 400 हर्ट्ज़ प्रति सेकंड की दर से बिजली के गोलियों वाली एक तेज़-तर्रार मशीन गन की तरह समझें, जो इतनी तेज़ी से चलती है कि यह धीमी विधियों की तुलना में मस्तिष्क के नेटवर्क के अलग हिस्सों को जगा सकती है।

बड़ा सवाल यह है कि: इससे क्या फर्क पड़ता है कि आप बिजली की "बंदूक" को किस दिशा में apunt (निशाना) करते हैं? बिजली की दुनिया में, दिशा मायने रखती है। यदि आप करंट को एक दिशा में धकेलते हैं, तो आप एक लाइट चालू कर सकते हैं; यदि दूसरी दिशा में धकेलते हैं, तो आप उसे बंद कर सकते हैं। यह अध्ययन मस्तिष्क के शहर में एक विशिष्ट संबंध पर ध्यान केंद्रित करता है: मोटर कॉर्टेक्स (शहर का सिटी हॉल जो आपकी गतिविधियों की योजना बनाता है) और सेरिबेलम (ट्रैफिक कंट्रोल टॉवर जो आपके समन्वय को सटीक बनाता है) के बीच का राजमार्ग। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या इन दोनों क्षेत्रों को अलग-अलग दिशाओं में 400 हर्ट्ज़ पल्स के साथ ज़ैप करने से व्यक्ति के हाथ के काम करने की क्षमता और मस्तिष्क के गति संकेतों की "उत्तेजना" में बदलाव आता है।

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प्रयोग: स्विच को पलटना

इस पायलट अध्ययन में, मोनश यूनिवर्सिटी और फेडरेशन यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने 2 chế (26) स्वस्थ, दाएं हाथ वाले युवाओं को अपनी लैब में आमंत्रित किया। वे एक ऐसे उपकरण का उपयोग करके दो अलग-अलग "पोलैरिटी" सेटअप का परीक्षण करना चाहते थे जो 400 हर्ट्ज़ पल्स प्रदान करता है।

इस सेटअप को एक बैटरी की तरह समझें जिसमें एक सकारात्मक (+) और एक नकारात्मक (-) सिरा होता है। शोधकर्ताओं ने दो स्थानों पर इलेक्ट्रोड रखे: मोटर कॉर्टेक्स (M1), जो सीधे कान के ऊपर स्थित होता है और हाथ की गतिविधियों को नियंत्रित करता है, और सेरिबेलम (CB), जो सिर के पिछले हिस्से में स्थित होता है और संतुलन एवं सटीकता में मदद करता है।

उन्होंने तीन परिदृश्य (scenarios)ों का परीक्षण किया:

1. "गो" सेटअप (M1+/CB−): पॉजिटिव पोल मोटर कॉर्टेक्स पर था, और नेगेटिव पोल सेरिबेलम पर था।
2. "स्टॉप" सेटअप (M1−/CB+): उन्होंने इसे उलट दिया! नेगेटिव पोल मोटर कॉर्टेक्स पर गया, और पॉजिटिव सेरिबेलम पर।
3. "फेक" सेटअप (Sham): यह पहले और आखिरी 30 सेकंड के लिए बिल्कुल असली जैसा लगा और महसूस हुआ, लेकिन मशीन बीच के 19 मिनट के लिए बंद रही। यह सुनिश्चित करने के लिए था कि प्रतिभागी केवल इसलिए बेहतर नहीं हो रहे हैं क्योंकि उन्हें लग रहा था कि उन्हें बिजली दी जा रही है।

प्रत्येक व्यक्ति ने कम से कम 48 घंटों के अंतराल के साथ अलग-अलग दिनों में तीनों सेटअप का परीक्षण किया ताकि उनका मस्तिष्क रीसेट हो सके। प्रत्येक सत्र से पहले और ठीक बाद में, उन्होंने दो चीजें मापीं:

• मस्तिष्क की शक्ति: उन्होंने मोटर कॉर्टेक्स को थपथपाने के लिए एक चुंबकीय हथौड़े (ट्रांसक्रानियल मैग्नेटिक स्टिमुलेशन, या TMS) का उपयोग किया और देखा कि हाथ की मांसपेशियों तक जाने वाला विद्युत संकेत कितना मजबूत था। उन्होंने मस्तिष्क के आंतरिक "ब्रेक" और "एक्सेलेरेटर" (इनहिबिशन और फैसिलिटेशन) की भी जाँच की।
• हाथ के कौशल: उन्होंने प्रतिभागियों को पर्ड्यू पेगबोर्ड टेस्ट खिलाया, जो एक क्लासिक गेम है जहाँ आपको छोटे धातु के पेग उठाने होते हैं और उन्हें छेदों में तेज़ी से डालना होता है।

परिणाम: एक तरीका काम करता है, दूसरा नहीं

अध्ययन से पता चला कि विद्युत प्रवाह की दिशा बहुत मायने रखती थी, जो एक स्विच की तरह काम करती थी जो मस्तिष्क के संकेतों को या तो बढ़ा सकती है या कम कर सकती है।

"गो" सेटअप (M1+/CB−) विजेता रहा।
जब पॉजिटिव पोल मोटर कॉर्टेक्स पर और नेगेटिव सेरिबेलम पर था, तो मस्तिष्क का "एक्सेलेरेटर" काफी बढ़ गया।

• मस्तिष्क के संकेत: मस्तिष्क से हाथ की ओर जाने वाले विद्युत संकेत काफी मजबूत हो गए। मस्तिष्क का आंतरिक "एक्सेलेरेटर" (जिसे इंट्राकोर्टिकल फैसिलिटेशन कहा जाता है) भी बढ़ गया।
• हाथ के कौशल: प्रतिभागी पेगबोर्ड गेम में स्पष्ट रूप से तेज़ हो गए। औसतन, उन्होंने इस विशिष्ट उत्तेजना के बाद नकली सत्र की तुलना में कार्य को 2.4 सेकंड जल्दी पूरा किया।
• अनुभव: यह सुरक्षित था और अच्छी तरह से सहन किया गया। अधिकांश लोगों को केवल एक हल्की झुनझुनी महसूस हुई, जैसे कि एक हल्का स्टैटिक शॉक, जिससे कोई सिरदर्द या दर्द नहीं हुआ।

"स्टॉप" सेटअप (M1−/CB+) प्रदर्शन के मामले में विफल रहा।
जब उन्होंने पोल को पलट दिया, यानी मोटर कॉर्टेक्स पर नेगेटिव रखा, तो परिणाम उम्मीद के विपरीत थे।

• मस्तिष्क के संकेत: हाथ की ओर जाने वाले विद्युत संकेत वास्तव में कमजोर हो गए। मस्तिष्क का आउटपुट गिर गया।
• हाथ के कौशल: "गो" सेटअप के विपरीत, इसने प्रतिभागियों को तेज़ नहीं बनाया। वास्तव में, क्योंकि मस्तिष्क के संकेत कमजोर थे, उनके हाथ की गति में कोई सुधार नहीं हुआ।
• अनुभव: पहले सेटअप की तरह ही, यह सुरक्षित था और इससे कोई बड़ी परेशानी नहीं हुई।

"फेक" सेटअप (Sham) ने कुछ नहीं बदला।
जैसा कि अपेक्षित था, जिस सत्र में मशीन ज्यादातर बंद थी, उसने मस्तिष्क के संकेतों या हाथ की गति में कोई बदलाव नहीं किया। इसने पुष्टि की कि "गो" सेटअप में सुधार वास्तविक था और बिजली के कारण था, न कि केवल प्रतिभागियों के आशावादी महसूस करने के कारण।

इसका क्या अर्थ है (और क्या नहीं)

शोधकर्ता सावधानीपूर्वक इसे एक पायलट अध्ययन कहते हैं, जिसका अर्थ है कि यह यह देखने के लिए एक पहला कदम है कि क्या विचार काम करता है और बड़े प्रयोगों के लिए सुराग एकत्र करने के लिए है। वे यह दावा नहीं कर रहे हैं कि उन्होंने मोटर पुनर्वास (rehabilitation) को पूरी तरह से हल कर लिया है। हालाँकि, परिणाम बताते हैं कि 400 हर्ट्ज़ tPCS एक पोलैरिटी-सेंसिटिव टूल है।

यदि आप मोटर कॉर्टेक्स को जगाना चाहते हैं और संभावित रूप से किसी को बेहतर चलने-फिरने में मदद करना चाहते हैं, तो पॉजिटिव पोल को मस्तिष्क की ओर और नेगेटिव को सेरिबेलम की ओर रखना सही कदम लगता है। यह रेडियो को सही फ्रीक्वेंसी और दिशा में ट्यून करने जैसा है ताकि स्पष्ट सिग्नल मिल सके। दूसरी ओर, पोल को उलटने से सिग्नल धीमा हो जाता है, जो उन स्थितियों में उपयोगी हो सकता है जहाँ मस्तिष्क बहुत अधिक सक्रिय है, लेकिन वह भविष्य के शोध की कहानी है।

यह अध्ययन यह भी रेखांकित करता है कि उच्च-आवृत्ति वाली पल्स (400 हर्ट्ज़) उन धीमी, स्थिर धाराओं से अलग काम कर सकती हैं जिनका उपयोग वैज्ञानिक वर्षों से कर रहे हैं। यह "ब्रेन नज़" (मस्तिष्क को दिया गया सहारा) का एक नया प्रकार है जो भविष्य में स्ट्रोक से बचे लोगों या गति संबंधी विकारों वाले लोगों की मदद कर सकता है, लेकिन फिलहाल, यह केवल एक बहुत ही आशाजनक संकेत है कि बिजली की दिशा उतनी ही महत्वपूर्ण है जितना कि स्वयं बिजली।