研究論文

 

10 May 2017

経頭蓋直流刺激およびスポーツパフォーマンス

 
執筆者:Dylan J. Edwards, Mar Cortes, Susan Wortman-Jutt, David Putrino,  Marom Bikson, Gary Thickbroom and Alvaro Pascual-Leone
 

経頭蓋直流刺激(tDCS)の適用は、実験室からより広いコミュニティへと移行した。この形態の非侵襲的脳刺激は、脳の生理機能、認知機能、および行動を調節するための、ほぼ50年に渡る多数の動物実験およびヒト実験の制御において示されてきた。その影響は個人間でも個人内でも変動しますが、tDCSが役員および身体的な人間のパフォーマンスを向上させる可能性を秘めていると述べるのは不合理ではありません。少ない努力で成功することをますます推進している社会において、優れた安全記録を有する介入による性能向上は、十分に容認され、比較的安価で容易に利用可能であることが特に魅力的である。ここでは、スポーツにおける身体能力の向上のためのtDCSについての見通しを提供します。2012年のJanssensとKraft。ベインら、2015。 ; Fregniら、2015。 ; Biksonら、2016a;M。2016年 ; Kuersten and Hamilton Zettler、2016)。

モデリング(Dattaら、2009年 ; Luuら、2016年)、イメージング(Baudewigら、2001年;DosSantosら、2012年;Jogら、2016年)、頭蓋内記録(Huang)から知っています。tDCSからの電流が頭蓋骨を貫通して神経組織および血管系に影響を及ぼし得るという生理学的研究(NitscheおよびPauls、2000年;Edwardsら、2013年;Strubeら、2016年)、およびHammerら2015年)少量の電流が頭蓋骨を横切る可能性があることを直観的に理解するための良い方法は、脳波図(EEG)が逆方向の電流の通過を表すことを認識することです(Wagner et al。、2016)。我々はまた、実験室条件下(Woods et al。、2016)では、神経系およびその他の障害を持つ人々を含めてtDCSの安全性プロファイルが優れていることを知っている(Bikson et al。、2016b)。個人はまだ確認されていない(Wexler、2016年 ; Angius et al。、2017年)。

メディアの注目と注目を浴びているユーザーによってある程度促進された、管理された実験室条件の外へのtDCSの広がりは、一部のtDCS研究者の間で懸念を引き起こしています。最近私たちは、医療従事者の関与を含めて、DIY(自作型)tDCS(Wurzman et al。、2016)への配慮を推奨する公開書簡の発行を見ました。米国医学研究所(IOM)が主催するワークショップでは、入手可能な証拠、安全性、および倫理を含む、tDCSの臨床および非臨床への応用が取り上げられています(Bain et al。、2015)。

tDCSは広く脳の活動を調節することができ、そして容認された範囲内で安全であると考えられているが、それがエリートレベルでスポーツパフォーマンスを改善することができるかどうか決定的に決定されるべきである。マッスルコントロールを最適化し、スピード、パワー、または持続時間を最大化する能力は、トレーニングやモチベーションと同様に、多くのスポーツにとって非常に重要です(Crewther et al。、2016)。卓越性を追求して、アスリートはすでに直接または間接的に脳に影響を与える全体論的アプローチを使用しています。これらのアプローチの中には、瞑想と視覚化(Rich et al。、2016)、および鍼治療(Ahmedov、2010)があり、これらは中心的な影響を及ぼします(Zhu et al。、2015)。他の総合的なテクニックには、身体的な努力の認識を減らすための音楽が含まれます(Jarraya et al。、2012)およびプラセボ効果の動機付けまたは利用のための心理学的ツール(Sabino-Carvalho et al。、2016)。

多くの運動選手はこれらの道具の少なくとも一つを実行します。すべての場合で科学的に証明されているわけではありませんが、これは安全と見なされます。tDCSはさらに別の例です(図1)。

図1 www.frontiersin.org

図1.スポーツトレーニングで使用されているtDCSデバイスの例 (A、B) Caputron tDCSデバイス。(C、D) Halo tDCSデバイス。装置は通常、運動が最小になるときに集中トレーニングの前の20分間使用され、次に集中的な身体トレーニングが始まるときに取り外され、臨床的リハビリテーションのタイミングに匹敵する。

オカノ他 インクリメンタルサイクリングテスト中に訓練されたサイクリストの左側頭皮質(T3)上のtDCSの20分の効果を研究し(Okano et al。、2013)、有意に改善されたピークパワー、ならびに減少した心拍数最大以下の作業負荷での努力の認識。クラーク等。tDCSが知覚学習パラダイム(模擬戦闘環境における物体検出)に及ぼす影響を評価し、右下前頭皮質上にアノードを配置したtDCSによる脅威検出精度の大幅な向上を示した(Clark et al。、2012)。どちらの場合も、パフォーマンスの向上は少なくとも部分的には、知覚に対するtDCSの影響(疲労の軽減と脅威の検出の向上)に起因していました。Angius等。(2016年)同様に、陰極を反対側の肩に置いたときの運動皮質(M1)の陽極刺激後の9人のサイクリストにおける努力の認識の低下および持久力の増加を報告したが、前頭前野の上に置いたときではない。同様に、Borducchi等。(2016)、エリート運動選手が認知能力と気分の上昇で左背側前頭前皮質の上に陽極で2mAのtDCSで潜在的な競争上の優位性を得たことを発見しました。対照的に、Flood等。(2017)感覚運動皮質を標的とした高精細tDCSは12人の被験者における下肢運動疲労中の痛みの知覚を減少させるが、筋持久力又は最大の力の発生に有意な影響はなかったことを指摘した(Flood et al。、2017)。)単離されたM1に対するアノードに対するtDCSの効果について、さらに肯定的な報告(Cogiamanian他、2007年;Abdelmoula他、2016年)および否定的な報告(Kan他、2013年;Muthalib他、2013年)がある。肘屈筋のような筋肉群、そして運動選手以外の人における唯一の筋肉群の運動後の測定が運動能力の状態とどのように関連し得るかを考慮することが重要である(Angius et al。、2017)。tDCSの制御されていないアプリケーションには、米国オリンピックスキーチーム(Reardon、2016年)、最上位NBAチーム(Mansfield、2016年)、およびゲーマー(Falcone and Parasuraman、2012年 ; Jarrett、2016 年)が含まれます。)間違いなく、これらの先駆的アスリートのパフォーマンスは慎重に守られるでしょう。

運動能力の停滞に関する最近の論文では、Berthelot等。(2015)運動能力が人間の生理学的限界の境界を超えてどのくらい進歩するであろうかについて質問しました。しかし彼らは、技術的な進歩が身体的性能を制限する要因を軽減するかもしれないと推測した。そのような潜在的な要因の1つは、努力の知覚であり、これはM1に対するtDCSによって調節することができ、その結果、努力の知覚の低下およびより高い持久力がもたらされる(Vitor-Costa et al。、2015)。疲労は筋肉の持久力の低下に寄与するだけでなく(Williamsら、2013年)、意思決定、反応時間、および技能も損なう可能性があります(Rattrayら、2015年))さらに、tDCSは運動学習を向上させることができ(Reis et al。、2009)、それによって実践の利益を高め、より良い成績を促進することができます。運動能力の向上につながる可能性があるtDCSの作用機序を仮定することは可能である。しかしながら、そのような仮説は広く採用される前に慎重なテストを必要とします。

研究者にとっての1つの課題は、実際のスポーツパフォーマンスにおけるtDCSの有効性を判断し、繰り返し使用するという観点からその安全性を評価することです。実験室の状況対フィールドイベント、そして運動選手対健康な非運動選手に見られる結果に関して、さらなる疑問が残る。または強度対持久力の改善、およびtDCSによる上肢増強は下肢へのtDCS強化と並置された。スポーツ当局にとっての課題は、tDCS補給がエリートレベルで規制の枠組みのどこに当てはまるかを決定することです。それまでの間、tDCSはそのとらえどころのない優位性を探している競争の激しい運動選手によって探求され続けるであろうと思われる。メディアの注目を浴びて(Dubljevićet al。、2014 ; Batuman、2015)そしてマーケティングにおいては、tDCSの消費者向け直接利用が拡大する可能性があります。これは科学界からの関与を生み出します。いつ、どのようにして私たちは科学者として立ち上がる義務がありますか?クラウドソース科学の形で管理されていない養子縁組から学ぶことが望ましいでしょうか(Wexler、2016 ; Wexler and Hamilton、2017)。スポーツパフォーマンスのための消費財を販売している企業はどの程度科学界に頼っているのでしょうか。これらの複雑な問題にもかかわらず、スポーツパフォーマンスにおけるtDCSの進行中の制御実験は高い価値があります。

 

※こちらの論文は、原文の一部を翻訳したものになります

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