درمان کودکان نارساخوان با استفاده از تحریک الکتریکی مستقیم مغز

این پژوهش به منظور بررسی تأثیر تحریک مستقیم الکتریکی مغز از روی جمجمه tDCS) Transcranial direct current stimulation) و آموزش آگاهی واج شناختی بر روی بعد دیداری/فضایی حافظه‌ ‌کاری کودکان نارساخوان انجام شده است. همچنین از طریق تحریک الکتریکی مستقیم از روی جمجمه برای بهبود توانایی بازداری در افراد مبتلا به نقص توجه، بیش‌فعالی و کنترل مهاری که به معنای توانایی کنترل رفتارها یا پاسخ‌های نامناسب (یکی از مؤلفه‌های اصلی کارکرد اجرایی) دچار نقص است، درمان صورت می‌گیرد. تحقیق حاضر نشان داد که تحریک آندی سبب کاهش زمان واکنش و افزایش تعداد پاسخ‌های صحیح شده است و موجب بهبود حافظه کاری می‌شود.

1- مقدمه
tDCS، یکی از روش‌های تحریک الکتریکی از روی جمجمه است. در این روش با استفاده از یک جریان الکتریکی ضعیف 1 تا 4 میلی آمپری نواحی خاصی از مغز را تحریک می‌کنند، که این کار می‌تواند اثرات درمانی بر جای بگذارد؛ همچنین می‌تواند منجر به ارائه اطلاعات بیشتر در خصوص کارکرد مغز انسان نیز شود. پارامترهای فیزیکی tDCS شامل شدت جریان، مدت زمان تحریک، اندازه الکترودها، مکان تحریک، تحریک و قطبیت جریان (آند یا کاتد) هستند، که هریک موجب تأثیرات متفاوتی می‌شوند.
دو الکترود، یکی قطب مثبت و دیگری قطب منفی از طریق یک پد اسفنجی که با محلول رسانا خیس شده است بر روی سر قرار می‌گیرند. الکترودها، کربنی و رسانا بوده و برای جلوگیری از واکنش شیمیایی نقطه تماس بین الکترود و پوست، از اسفنج‌های مصنوعی آغشته به سالین استفاده می‌شود. ابعاد الکترودها در این آزمون 5×5 سانتیمتر است. الکترودها در این مطالعه، با شدت 5/1 میلی آمپر به مدت 20 دقیقه در هر جلسه، بر روی ناحیه قشر پیش پیشانی خلفی جانبی نیم‌کره چپ قرار گرفته است. جریان الکتریکی توسط این الکترودها پس از عبور از نواحی مختلف (پوست سر ، جمجمه و…) خود را به سطح قشر مغز می‌رساند. جریانی که به این ناحیه می‌رسد، نورون‌ها را دارای بار الکتریکی کرده و باعث ایجاد قطب مثبت و منفی می‌‌شود و منجر به تغییر فعالیت آن ناحیه می‌شود. تحریک غشای مغز در بازه زمانی چند دقیقه و با استفاده از مقدار کمی جریان مستقیم، باعث تغییر در میزان شار ذخیره شده در غشای سلول‌های عصبی مغز می‌شود. این تغییر به صورت افزایش یا کاهش فعالیت سلول‌های مغزی بروز می‌کند.
تحریک مغز از روی جمجمه با استفاده از جریان الکتریکی یک فناوری نسبتاً جدید است. مرور مقالات روز دنیا، بیانگر کاربرد آن در طیف گسترده‌ای از بیماری‌های مغزی و اختلالات یادگیری است.

شکل 1-1 نمای فوقانی از دستگاه tDCS

1-1 پارامترهای فیزیکی tDCS
1) مدت و جهت شدت جریان الکتریکی: طبیعی است که هر چه میزان جریان الکتریکی بالاتر باشد، اثرات بیشتری مورد انتظار خواهد بود. جریان از الکترود آند (قطب مثبت) به الکترود کاتد ( قطب منفی) برقرار می‌شود.
2) محل قرارگیری هر یک از الکترودها: با توجه به اندازه به کار رفته و اصول فنی tDCS نمی‌توان دقت مکانی زیادی از آن انتظار داشت. اما تأثیر گذاری منطقه‌ای، در حد قشر حرکتی راست یا چپ یا قشر پره مزونتال راست نواحی سطحی قشر مخ می‌‌شود.
3) اندازه پدهای اسفنجی مورد استفاده: می‌توان گفت مهم‌تر از شدت جریان، چگالی جریان گذر کرده از مغز است. چگالی یا تراکم جریان در واقع معرف میزان جریان عبوری از هر سانتی‌متر مربع است. در اکثر مطالعات، تراکم 029/0 تا 08/0 میلی آمپر در هر سانتیمتر مربع مورد استفاده قرار می‌گیرد. بر این اساس شکل و اندازه الکترود شاخص تعیین کننده خواهد بود. در عموم مطالعات به چاپ رسیده از الکترودهای 25 الی 35 سانتی‌متر مربعی استفاده شده است.
4) طول برقراری جریان: بدیهی است که با افزایش شدت جریان، می‌توان انتظار اثرات بیشتری در tDCS داشت، در نتیجه با توجه به گسترش دامنه نواحی تحت تأثیر در اثر افزایش شدت جریان، تحریک شدن نورون‌های لایه‌های زیرین، ایجاد اثرات غیرقابل کنترل و ارزیابی، برای افزایش اثر، ترجیح داده می‌شود طول دوره جریان افزایش یابد. در برقراری جریان با tDCS در حد چند ثانیه اثرات ایجاد شده بلافاصله بعد از قطع جریان از بین می‌روند. در عموم مطالعات از بازه حدود 9 الی 13 دقیقه استفاده می‌کنند.
5) تعداد جلسات تحریک: بستگی به نوع بیماری تحت درمان دارد.

2-1 کاربرد tDCS
از tDCS در درمان اختلالاتی مانند افسردگی، میگرن، بازتوانی پس از سکته مغزی، ولع به غذا در چاقی، اعتیاد، وزوز گوش، پارکینسون، واج شناختی، بیش‌فعالی، اختلالات اضطرابی و اسکیزوفرنی استفاده شده است.
همچنین آزمایش بر روی افراد سالم نشان داده است که این روش می‌تواند عملکرد شناختی آن‌ها را بسته به منطقه‌ای که تحریک می‌شود افزایش دهد؛ از قبیل توانایی‌های گفتاری و ریاضی، گستره توجه، حافظه و… .

3-1 انواع تحریک
سه نوع تحریک وجود دارد:
تحریک مثبت (Anodal)، منفی (Cathodal) و ساختگی (Sham)در تحریک مثبت، تحریک‌پذیری منطقه مورد نظر، افزایش و در تحریک منفی، کاهش می‌یابد. حالت ساختگی نیز به عنوان گروه کنترل در مطالعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در تحریک ساختگی، تحریک کوتاهی صورت می‌گیرد و پس از آن متوقف می‌شود. در این حالت فرد متوجه نمی‌شود که چه مدت تحریک بر روی وی صورت گرفته است. به کمک این حالت است که محققان می‌توانند اثر واقعی تحریک را در مقایسه با اثر تلقین یا دارونمایی مشخص کنند.
یکی از مهم‌ترین ابعاد این روش قابلیت آن در دستیابی به تغییرات صورت گرفته در قشر مغز حتی پس از پایان تحریک است. مدت این تغییرات به طول مدت تحریک و همچنین شدت تحریک بستگی دارد. عملکرد مغز نیز با توجه به دپولاریزاسیون یا هیپولاریزاسیون اتفاق افتاده در پتانسیل استراحت غشا تغییر می‌کند.

تحریک الکتریکی مستقیم مغز از روی جمجمه (tDCS) با تغییر تحریک پذیری نورون‌ها و جابجایی پتانسیل غشای نورون‌های سطحی در جهت دپولاریزاسیون یا هیپولاریزاسیون، موجب شلیک بیشتر یا کمتر سلول‌های مغز می‌شود. تحریک مغز از روی جمجمه با استفاده از جریان مستقیم الکتریکی به منظور تغییر تحریک پذیری کرتکس در نواحی مورد نظر، موجب افزایش یا کاهش کارکردهای مغزی می‌شود. در حالیکه کانون تحریک الکتریکی مستقیم مغز از روی جمجمه (tDCS) تا اندازه‌ای محدود است اما تأثیرات کارکردی آن مستقیماً در ناحیه محدود بـه زیر الکترودها ظاهر می‌شود. مطالعات اولیه تحریک الکتریکی مستقیم مغز از روی جمجمه (tDCS) عمدتاً بر روی کرتکس حرکتی و بینایی انجام شده است، هرچند مطالعات در مورد تأثیر تحریک الکتریکی مستقیم مغز از روی جمجمه (tDCS) بر کرتکس پیش پیشانی خلفی جانبی، در حال افزایش است.

4-1 خطرات و عوارض جانبی
تاکنون هیچ‌گونه خطری در مورد استفاده از این روش گزارش نشده است. اما از آنجایی که tDCS یک روش تحریک است اقدامات احتیاطی باید رعایت شود از جمله، استفاده از پروتکل صحیح و اجرای درست آن و همچنین توصیه به احتیاط بیشتر در افراد مستعد ابتلا به تشنج از قبیل صرع. مواردی جزئی از عوارض جانبی نیز که می‌تواند حین تحریک در فرد ایجاد شود وجود دارد، این عوارض عبارتند از:
سوزش پوست ، تهوع، سردرد، سرگیجه و خارش در زیر الکترودها

tDCS در مغز چگونه کار می‌کند؟
اینکه دقیقاً در مغز و در حین tDCS چه می‌گذرد نامشخص مانده است. شواهد ثبت شده مستقیم از نورون‌های مورد آزمایش بر روی انسان، یک توضیح کلی را پیش رو می‌گذارد. آند (مثبت) مکانی است که الکترون‌ها وارد مغز می‌شوند. کاتد (منفی) جایی است که الکتریسیته از مغز خارج می‌شود. بنابراین یک بار منفی در زیر کاتد تحریک‌کننده، زمانی که الکترون‌ها برای داخل شدن به الکترود تحریک‌کننده تجمع می‌کنند، ایجاد می‌شود. یک کاتد کوچکتر می‌تواند بار کانونی‌تری را به ناحیه مورد نظر در مغز برساند و این زمانی است که بار بیشتری در درب خروجی تجمع کرده است. بنابراین می‌توان اندازه ناحیه‌ای از مغز که تحت تأثیر قرار می‌گیرد را به وسیله تغییر اندازه الکترود کاتدی یا با تغییر اندازه و محل الکترود آندی، شکل داد و کنترل کرد. اثرات رفتاری آنچه در زیر کاتد تحریک کننده اتفاق می‌افتد، الزاماً به آن میزانی که انتظار داریم نیست. در بیشتر مطالعات، ناحیه‌ای که زیر آند قرار گرفته است تحریک و ناحیه‌ای که زیر کاتد قرار دارد، مهار می‌شود. برای مثال، تحریک نواحی مختلف قشر حرکتی، باعث ایجاد چنین اثرات رفتاری می‌شود. به هر حال مغز بسیار پیچیده است. مناطق مختلف مغزی با مورفولوژی، لایه بندی و ساخت سلولی متفاوت می‌توانند پاسخی متفاوت به تحریک جریان مستقیم از خود نشان دهند.

مواد و روش‌ها
خواندن، یکی از فعالیت‌های بسیار هوشمندانه‌ای است که انسان در طول زندگی یاد می‌گیرد؛ مهارتی که بر پیش نیازهای فراوانی مبتنی بوده و ماهر شدن در همه ابعاد آن مستلزم صرف زمانی طولانی است. کنش‌های پیچیده ذهنی همانند زبان و خواندن از زوایای فراوانی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نارساخوانی نوعی اختلال در اشتباه کردن کلمات مشابه، حدس زدن کلمات با در نظرگرفتن حروف ابتدا و انتهای کلمات، وارونه خوانی کلمات و دشواری در شناسایی جزء از کل است. این اختلال، 62 تا 65 درصد از کودکان سن مدرسه‌ای را درگیر می‌کند. مطالعات نشان می‌دهد حدود 82 درصد کودکان مبتلا به اختلالات یادگیری، در زمینه خواندن نارسایی دارند. عوامل متعددی در شکل‌گیری اختلال خواندن نقش دارد که از جمله آن می‌توان به عوامل ژنتیکی، عصب شناختی و محیطی اشاره کرد.
بررسی پژوهش‌های انجام شده در حوزه نارساخوانی، حاکی از آن است که سلامت و اختلال در عملکرد حافظه‌ ‌کاری در ابتلا یا عدم ابتلا به اختلال خواندن سهم بسزایی دارد. حافظه‌ ‌کاری سیستمی است که مسئول دست‌کاری و ذخیره‌سازی موقت اطلاعات است و به عنوان یک فضای کاری ذهنی عمل می‌کند که می‌تواند به طور انعطاف‌پذیر برای حمایت از فعالیت‌های شناختی روزانه که نیاز به پردازش و ذخیره‌سازی دارند، مورد استفاده قرار بگیرد. این حافظه، یکی از فرایندهای شناختی مهمی است که زیربنای تفکر و یادگیری است و نقش حساسی در یادگیری خواندن دارد. ظرفیت ناکافی حافظه‌ ‌کاری به همراه سازماندهی ضعیف حافظه بلندمدت می‌تواند باعث نارساخوانی و ایجاد مشکلاتی در درک مطلب خواندن شود. مشکلات حافظه کاری به ویژه مانع ساخت جمله طولانی و درک آن می‌شود. حافظه‌ ‌کاری دارای چهار مؤلفه مجری مرکزی، حلقه واج شناختی، صفحه دیداری فضایی و مخزن رویدادی است. این چهار مؤلفه نقش‌های ویژه‌ای در یادگیری دانش‌آموزان دارند به طوری که اختلال در عملکرد هر یک از مؤلفه‌های حافظه کاری با نقایصی در یادگیری همراه است. مطالعه زیر تفاوت معنادار بین حافظه کاری دانش‌آموزان نارساخوان با دانش‌آموزان عادی را نشان می‌دهد. همچنین نشان می‌دهد عملکرد کودکان مبتلا به نارساخوانی، از نظر حافظه‌ ‌کاری، بسیار ضعیف‌تر از کودکان عادی است. حافظه و خواندن در تعامل نزدیک با یکدیگر هستند.
برای بهبود حافظه‌ ‌کاری، روش‌های متعددی از جمله درمان‌های شناختی، رفتاری، نوروفیدبک و بیوفیدبک وجود دارد. در این پژوهش از درمان‌های شناختی به آگاهی واج شناختی و از درمان‌های نوظهور عصب‌شناختی به تحریک مستقیم الکتریکی مغز از روی جمجمه (tDCS) پرداخته شده است. آگاهی واج‌شناختی اصطلاحی است که گروهی از مهارت‌های زبان کلامی را توصیف می‌کند و به صورت صداهای زبان گوینده، توانایی و مهارت کاربرد آن‌ها است.
همچنین آگاهی واج شناختی، شامل مهارت‌هایی چون تشخیص کلمات با صدای آغازین یکسان مثل » یا، با«، صدای انتهایی یکسان مانند» موش، گوش «و تغییر بافت آوایی کلمه با حذف یا اضافه کردن صدای خاص است. در واقع آگاهی واج شناختی، آگاهی و وقوف بر ساختمان آوایی و واجی و هجایی کلمات است.
مطالعات نشان می‌دهند، کودکان عادی در روند رشد طبیعی پس ازگذراندن پایه سوم، در حد کمال به مهارت‌های آگاهی واج شناختی دست می‌یابند. بررسی مطالعات انجام شده در زمینه نقش آگاهی واج‌شناختی در نارساخوانی نشان می‌دهد، آگاهی واجی مهمترین هسته و فاکتور جداکننده خوانندگان عادی از نارساخوان است. علاوه بر آموزش آگاهی واج‌شناختی که یک درمان شناختی است، در این پژوهش جهت بهبود حافظه کاری از درمان‌های جدید عصب شناسی استفاده شده است. این علم با کمک تصویربرداری مغز، نقاط حساس به هر عملکرد، کنش و واکنش را مشخص کرده و با روش‌ها و فنون جدید خود، به تحریک آن نقطه در جهت هدف) افزایش یا کاهش آن کنش (اقدام می‌کند. پژوهشگرانی به مقایسه عملکرد مغزی افراد نارساخوان و عادی در انجام تکالیف خواندن پرداختند، نتایج حاکی از آن بود که عملکرد مغزی افراد نارساخوان در بخش‌های مربوط به پردازش تکالیف خواندنی با کاهش همراه است، درحالی که عملکرد مغزی افراد عادی در همان بخش‌ها با افزایش همراه بود.

بحث و نتیجه‌گیری
مطالعات علمی و طبی انجام گرفته در سال‌های اخیر ثابت کرده است که تحریک جریان مستقیم جداره مغز (tDCS) می‌تواند به عنوان یک روش غیر تهاجمی و همچنین وسیله درمانی مؤثر برای بسیاری از اختلالات روانی، مورد استفاده قرار گیرد. نتایج نشان داد tDCS به همراه آموزش شناختی، ابزاری مؤثر برای بهبود توانایی در مهار پاسخ است. همچنین نتایج حاکی از آن است که الکترود آندی کارآمدی کنترل مهاری را افزایش می‌دهد و برخلاف آن، الکترود کاتدی گرایش به سمت مختل شدن کنترل مهاری را نشان می‌دهد. همانطور که در تحقیقات اشاره شد، بسته به اینکه فعالیت کدام مناطق از مغز کم یا زیاد شده به طوری که موجب بدکارکردن آن نواحی شده است، می‌توان از tDCS برای تعدیل فعالیت آن مناطق استفاده کرد.
با بررسی تأثیر تحریک مغز از روی جمجمه با استفاده از جریان مستقیم الکتریکی بر روی حافظه‌ ‌کاری در ناحیه قشر پیش‌پیشانی خلفی جانبی در دو نوع مختلف تحریک آندی و ساختگی با شدت جریان 2 میلی آمپر و به مدت 15 دقیقه بر 30 نفر شرکت کننده طی 3 جلسه ارائه شد و نشان داد که تحریک آندی سبب کاهش زمان واکنش و افزایش تعداد پاسخ‌های صحیح شده است و موجب بهبود حافظه‌ ‌کاری می‌شود.

منابع:

[1]. Marshall, L,. Mölle, M,. Siebner, H,. Born, J. (2005). Bifrontal Transcranial direct current stimulation slows reaction time in a working memory task. BMC Neuroscience.
[2]. Seif naraghi, M,. Naderi, E,. (2010). Especial learning disabilities. Tehran. Press: Arasbaran. (Persian).
[3]. Shokohi yekta, M,. Parand, A,. (2006). Learning disabilities. Tehran. Press: Teimorzade. (Persian).
[4]. Suk Hoon, Park,. Chang-Il, Yoo,. Woo-Kyoung, Ko,. Myoung-Hwan, Choi,. Kyung, Pil,. Kim, Gyeong-Moon, Lee,. Yong, Taek,. & Kim, Yun-Hee.(2008). Time-dependent effect of transcranial direct current stimulation on the enhancement of working memory. Cognitive neuroscience and neuropsychology. 19, 43-47.
[5]. Huang,Yu.Optimized tDCS for Targeting Multiple Brain Regions: An Integrated Implementation.
[6].C. Leach, Matthew P. McCurdy, Michael C. Trumbo, Laura E. Matzen and Eric D. Leshikar .(2017). Differential Age Effects of Transcranial Direct Current Stimulation on Associative Memory Ryan. University of Illinois at Chicago, 1007 W Harrison St (M/C 285).
[7]. Cooney Horvath.J.(2015). Quantitative Review Finds No Evidence of Cognitive Effects in Healthy Populations From Single-session Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS). University of Melbourne.
[8]. Giordano,J.(2017). Mechanisms and Effects of Transcranial Direct Current Stimulation. An International Journal January-March 2017:1-22
[9]. Rahimi.M.(2019).Comparison of Cognitive Training Method and Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) on the Visual Attention Processes in the Students with Special Learning Disorders. Int J behave SCI.

[10.] ارجمندنیا، ع.ا و سیف نراقی، م . راهبرد مرور ذهنی بر عملکرد حافظه فعال دانش آموزان نارساخوان. مجله علوم رفتاری.
[11]. اشتری، ع و شیرازی، ط.س. مقایسه مهارت‌های آگاهی واجی و سرعت در کودکان نارساخوان و عادی
[12.] بیات مختاری، ل و آقایوسفی، ع و زارع، ح و نجاتی، و. (1396). تأثیر تحریک مستقیم الکتریکی مغز از روی جمجمه (tDCS) و آموزش آگاهی واج‌شناختی بر بهبود عملکرد بعد دیداری حافظه کاری کودکان نارساخوان. فصلنامه علمی ـ پژوهشی عصب روانشناسی.
[13]. واقف، ل و سلطانی، ف. (1398). اثربخشی تحریک الکتریکی مستقیم فراجمجمه ای مغز بر زمان واکنش و تصمیم گیری پرخطر در افراد مبتلابه افسردگی. فصلنامه علمی پژوهشی عصب روانشناسی.
[14]. رجایی پور، م و سعیدمنش، م. (1397). اثربخشی تحریک فراجمجمه ای مغز با استفاده از جریان مستقیم الکتریکی (tDCS) بر حافظه دانش آموزان دارای اختلال یادگیری ویژه. فصلنامه علمی پژوهشی عصب روانشناسی.
[15]. اورکی، م و شاهمرادی، س. (1397). تأثیر تحریک فراجمجمه ای مغز با استفاده از جریان مستقیم الکتریکی (tDCS) بر حافظه کاری و شدت نشانه‌های افسردگی. فصلنامه علمی پژوهشی عصب روانشناسی.