четверг, 12 апреля 2018 г.

Научные способы побороть усталость: ноотропы, кофе и нейротехнологии

 



Недавно я заметил, что устал быть уставшим. Но можно ли это исправить? Я часто и много пью кофе – оно помогает, но ненадолго. А есть ли что-нибудь ещё не менее эффективное? В общем, после того как мне пришли эти мысли я решил закопаться в научную литературу: что известно про доказанные инструменты борьбы с усталостью. Как борются с усталостью биохакеры? Здесь я поделюсь личным расследованием того, что публикуют ученые о борьбе с усталостью.

В последние годы проводится всё больше научных исследований, в которых изучается способность различных фармакологических стимуляторов (например, модафинил, метилфенидат) и нейротехнологий (например, электростимуляция мозга) улучшать когнитивные способности человека. Особый интерес представляют те из них, в которых улучшения достигаются не для медицинских целей (лечение деменций, депрессии, Альцгеймера), а на здоровых людях

Инициаторами таких исследований являются, как правило, вооруженные силы, и первоначально проводятся они для оптимизации профессий, требующих особую собранность и выносливость: летчикипехотинцыводители. Существует, однако, целое сообщество биохакеров (или даже – «нейрохакеров»), которые немедленно берут такие технологии «на вооружение» и начинают самостоятельно использовать их в домашних условиях.

Я решил разобраться, какие существуют научные доказательства эффективности различных подходов по борьбе с усталостью; выяснить, какие биологические механизмы лежат в их основе; а также – попытаться количественно сравнить эти подходы между собой и выяснить, какие у них могут быть побочные эффекты. 

Как оценивают бодрость и продуктивность в научных исследованиях?

Классическими тестами на бодрость и работоспособность являются задания на так называемую «визуальную бдительность». Испытуемые смотрят на экран, где периодически появляется определенный стимул, и должны как можно быстрее отреагировать на него нажатием клавиши. 
Один из примеров – «Mackworth Clock Vigilance Test», во время которого на экране по часовой стрелке движется точка, и когда она перескакивает на две позиции сразу, испытуемый должен как можно скорее нажать на кнопку:



Другим распространенным тестом является «Psychomotor vigilance task». В нем просто требуется как можно скорее нажимать на кнопку, после того, как на экране появится определенный сигнал (точка, или цифра):



Этот тест, кстати, традиционно используется членами экипажа на Международной Космической Станции для постоянного мониторинга собственного состояния и позволяет оценить способность поддерживать внимание, а также – выявить возможные нарушения сна.

Смысл этих тестов заключается в том, что человек должен выполнять их в течение длительного времени, и по ходу прохождения задания внимательность неизбежно падает, а точность выполнения заданий начинает снижаться. В особенности негативно сказывается на результатах тестов усталость и недосып. И, соответственно, ученые тестируют препараты и технологии, позволяющие сохранять бдительность при выполнении этого задания от начало до конца. 

Теперь переходим собственно к стимуляторам.

Ноотропы 

Самый распространенный способ улучшения когнитивных способностей здоровых людей – использование ноотропов. Все эти вещества изначально пришли из психиатрии, где их много десятилетий применяют для лечения СДВГ (синдрома дефицита внимания и гиперактивности), нарколепсии (нарушений сна), болезни Альцгеймера, депрессии. Использование их для немедицинских целей получило название – «допинг для мозга», «умные лекарства» и пр.
Часть ноотропов разрешены и продаются в аптеках без рецепта (например, глицин), но что касается ноотропов, применяемых от усталости, то сразу скажу, что в России все они запрещены. Однако это не мешает рассказать об опыте научных исследований этих веществ и истории их применения в быту.

К ноотропам, применяемым от усталости, относятся психостимуляторы (например, амфетамины, метилфенидат), модафинил, лекарства против деменции (ингибиторы ацетилхолин-эстеразы, мемантин) и анти-депрессанты (селективные ингибиторы серотонина). Из всего этого списка некоторую эффективность (подтверждаемую научными исследованиями) демонстрируют психостимуляторы и модафинил. Необходимо указать, что врачи предостерегают от использования этих веществ здоровыми людьми из-за возможных побочных эффектов, что не мешает, однако, специально применять их для военных, летчиков и водителей. 

Для повышения работоспособности, бодрости и внимания наиболее части используются (как в научных исследованиях, так и биохакерами) модафинил, метилфенидат и амфетамины. Их активно применяют люди интеллектуального труда, творческих профессий, военные и сотрудники правоохранительных органов (причем последние – нередко в обязательном порядке). Возможно, что самая большая аудитория ноотропов – это студенты. Так, например, их применяют от 5 до 15% всех студентов США (а по некоторым данным, гораздо больше). А исследование, проведенное в одном из французских колледжей, выявило, что 67.4% студентов употребляло хотя бы один стимулятор на протяжении последнего года.

1. Модафинил 

Модафинил является, пожалуй, самым популярным стимулятором среди биохакеров. Он был разработан во Франции в 70-х для борьбы с нарколепсией (которая характеризуется повышенной и неконтролируемой сонливостью), так как – оказывает сильное возбуждающее действие на нервную систему. Сейчас он одобрен в США для лечения нарушений сна, связанных со сдвигом рабочих смен, и нередко назначается врачами при синдроме «совы». Кроме того, в целом ряде стран – в США, Канаде, Франции, Индии – он в разное время использовался для увеличения работоспособности военных и даже астронавтов на космических станциях. 



Применение модафинила сохраняло работоспособность пилотов, лишенных сна в течение 37 часов, и повышало точность контроля полета примерно на 27 %, по сравнению с плацебо, без каких-либо значительных побочных эффектов. Кроме того, модафинил используется канадскими астронавтами во время длительных миссий на Международной космической станции. Он «доступен для экипажа, чтобы оптимизировать производительность при усталости», помогает с перебоями циркадных ритмов и пониженным качеством сна у астронавтов. А в Мэриленде (США) модафинил предоставляют даже сотрудникам правоохранительных органов во время масштабных и длительных полицейских операций. 

Анализируя научную литературу, я действительно обнаружил, что модафинил увеличивает продуктивность в случае усталости и недосыпа, что подтверждается рядом исследований

Например, в 2000 году было проведено двойное слепое плацебо-контролируемое исследование, показывающее, что модафинил значительно повысил бдительность пилотов в условиях недосыпа на модели «симулятора полета». Это был небольшой эксперимент, в котором участвовало 6 человек, проходивших тестирования на виртуальной модели вертолета. Перед началом испытаний они не спали по 40 часов подряд. Выяснилось, что прием трех доз по 200 мг модафинила увеличил бодрость у 4х из 6 людей, что было продемонстрировано и результатами тестирований на видео симуляторе, и снижением медленноволновой активности в ЭЭГ, а также выражалось в субъективном мнении пилотов относительно своего состояния. В этом исследовании, однако, прием модафинила сопровождался несколькими побочными эффектами: головокружением и тошнотой. 



Несколько других исследований уже на большем числе испытуемых подтверждают «бодрящее» действие модафинила на людей, лишенных сна длительное время. Например, канадские ученые продемонстрировали, что модафинил улучшает самоконтроль не спавших в течение 64-х часов волонтеров (в исследовании участвовал 41 человек). Аналогичным образом, было продемонстрировано, что прием модафинила канадскими военными улучшил их реакцию, логическое мышление, а также поднял настроение в ситуации 47-часового отсутствия сна. Улучшения были длительными и сохранялись на протяжении 6 часов. Причем наибольший эффект наблюдался ранним утром, когда усталость достигала наибольших значений. 

Однако эффективен ли модафинил для людей, не страдающих от недосыпа, является гораздо более спорным вопросом. Проведено несколько исследований, которые демонстрируют, что модафинил способен улучшить результаты нескольких когнитивных тестов на реакцию, зрительную память и пространственное мышление. Однако другие исследования – показывают, что эффект модафинила неотличим от плацебо.

Что касается механизмов действия модафинила, то, несмотря на широкое применение на людях, они изучены довольно смутно. Известно, что он способствует увеличению в головном мозге уровня многих нейротрансмиттеров (веществ, которые обеспечивают передачу сигнала между нервными клетками): норадреналина, дофамина, серотонина, глутамата и гистамина и снижает уровень тормозящего нейротрансмиттера GABA. Способность модафинила взбодрить и снизить усталость, по-видимому, связана с воздействием на гипоталамус, приводящем к секреции медиатора нервной системы – гистамина. Кроме того, отдельные исследования демонстрируют, что он стимулирует образование новых нейронов в гиппокампе. 

Несмотря на то, что модафинил считается относительно безопасным стимулятором мозга, в число его многочисленных побочных эффектов входит сильная аллергия вплоть до появления язв во рту, бессонница и серьезные психологические эффекты, такие как раздражение, головокружение и головные боли. Однако если взглянуть на статистику, то с начала его продаж в 1998 году по 2007 год FDA зарегистрировало всего 6 случаев тяжёлых побочных кожных реакций, ассоциированных с модафинилом. При этом лекарство принимали более чем 1 050 000 людей. Исследования модафинила не подтвердили существования какой-либо зависимости и наличия «синдрома отмены». 

Модафинил относительно легко можно купить за границей, например, и в США, и в Украине он стоит от 30 до 60 долларов за месячный курс. В России же он запрещён с 2012 года, поскольку не прошел регистрацию Минздрава как лекарство. При этом его все-таки продают магазины спортивного питания, позиционируя как энергетик, примерно по такой же стоимости. 

2. Метилфенидат

Метилфенидат (Риталин) – также относится к числу психостимуляторов и, по аналогии с модафинилом, применяется для лечения СДВГ у детей. Этот препарат неизменно привлекает внимание общественности, так как его наиболее часто, по сравнению с другими ноотропами, применяют студенты для подготовки к экзаменам, особенно в Европе и США . Интересно, что именно его широкое применение биохакерами стимулирует проведение новых научных исследований, которые однако чаще всего сходятся на том, что данные о метилфенидате слишком противоречивы, чтобы прийти к однозначному выводу о его эффективности. 



Углубляясь в научные исследования метилфенидата, действительно замечаешь, что одни статьи противоречат другим и последующие эксперименты опровергают предыдущие. Например, двойное слепое плацебо-контролируемое исследование Кембриджских ученых на молодых здоровых людях (не испытывавших недостатка в сне) продемонстрировало, что прием метилфенидата улучшает пространственное мышление и способность к планированию. Однако второй прием метилфенидата в том же исследовании ухудшил показатели тех же людей, сделав их существенно ниже, чем у плацебо-группы (принимавшей таблетки-пустышки). В аналогичном исследовании на пожилых людях прием метилфенидата не улучшил рабочую память и способность продолжительно поддерживать внимание. 

В отношении способности метилфенидата поддерживать бодрость и бороться с усталостью – присутствует та же неразбериха. Несколько исследований демонстрируют, что он эффективен. Другие, что – нет. Недавний мета-анализ 2014 года, проанализировавший 56 исследований метилфенидата, выяснил, что только в 29% научных работ этот препарат оказался способен повысить бодрость испытуемых. Кроме того, важно отметить, что все эти исследования проводились на людях, не испытывавших недостатка во сне. А на невыспавшихся людях он не работает

Биологическое действие метилфенидата исследовано лишь в общих чертах. Он является аналогом амфетамина и повышает в мозге внеклеточный уровень нейротрансмиттеровнорадреналина и дофамина. Считается, что увеличение уровня норадреналина приводит к увеличению бодрости, бдительности, исследовательской деятельности, вниманию и при этом не влияет на настроение и кровяное давление, а дофамина – улучшает внимание и мотивацию и в целом приводит к усилению моторной активности. Кроме того, дофамин является важным элементом «системы вознаграждения» мозга, вызывая чувство удовольствия. Именно он приводит к возникновению приятных ощущений во время секса, приёма вкусной пищи и приятных телесных ощущений.

Метилфенидат хорошо переносится организмом, однако серьезные побочные эффекты все же возможны. Наиболее часто возникает тревога и бессонница, однако их можно избежать уменьшением дозы. Также возможны аллергические реакции, анорексия, тошнота, головокружение, головная боль, депрессия и сердечно-сосудистые проблемы. А прием высокой дозы препарата из-за его стимулирующего действия может привести к развитие психоза. Также неприятно, что препарат может вызывать привыкание. 

В целом, эффективность метилфенидата кажется мне с научной точки зрения сомнительной. Исследования демонстрируют, что он почти точно неэффективен для снижения усталости при недосыпе, а его способность взбодрить обычного человека – отрицается 71% проведенных экспериментов.

3. Амфетамины

Амфетамины широко известны из-за своих наркотических свойств, однако они являются еще и известными лекарствами и широко применяются в медицине – в особенности для лечения СДВГ и нарколепсии. История амфетаминов довольно бурная, они попали на рынок еще в 1930-х годах, однако, как ни странно, в качестве средства от насморка под названием «Бензедрин». В 1937 году соли амфетамина стали продавать уже как лекарство от нарколепсии, болезни Паркинсона, депрессии, а также – как средство для похудения. 

А во время Второй мировой войны амфетамины применялись вооружёнными силами воюющих сторон, чтобы помочь личному составу некоторое время обходиться без сна. В послевоенное время амфетамины стали активно использовать как наркотики (особенно преуспела в этом Япония), и в 80х годах их запретили. Однако эффективность амфетаминов вдохновила ученых на поиски аналогов, которыми стали модафинил и метилфенидат. Впрочем, через некоторое время они тоже были запрещены.

Сами амфетамины, как ни странно, изучались учеными многие десятилетия (в том числе и на здоровых людях) и продолжают активно изучаться по сей день. В 2017 году калифорнийские ученые исследовали способность d-амфетамина увеличивать эффективность выполнения тестов, требующих длительного поддержания внимательности. Во время таких заданий испытуемые должны реагировать нажатием клавиши на появление определенного стимула на экране (например, на появление на буквы «Х» после буквы «А»):



Оказалось, что прием небольшой дозы амфетамина (10 или 20 мг) привел к тому, что эффективность выполнения задания не падала со временем, что практически невозможно без дополнительной стимуляции мозга. 

Удивительно, что на заре исследований амфетаминов – эксперименты с его использованием проводили даже на детях. Например, в 1978 году в ведущем научном журнале «Science» опубликовали исследование, в котором d-амфетамин улучшил внимание в тесте на бдительность у мальчиков в возрасте 10-11 лет. Впоследствии эти результаты повторились в исследованиях уже на взрослых людях с гораздо большим числом участников.

Интересно, что сравнение эффектов амфетаминов и модафинила на поддержание бодрости и работоспособности показало, что оба эти вещества одинаково эффективны. Однако в отличие от амфетамина, модафинил вызывал у испытуемых еще и высокую уверенность в собственных силах.

Биологическое действие амфетаминов в общих чертах аналогично действию других психостимуляторов и связано с увеличением выброса норадреналина и дофамина. Однако его побочные эффекты гораздо сильнее, чем у описанных выше ноотропов. Кроме того, его сильное эйфорическое действие предрасполагает к приему больших доз, а передозировки могут приводить даже к смертельным исходам. В ответ на прием этих веществ возможно появление визуальных и тактильных галлюцинаций и тревожных состояний. Со стороны сердечно-сосудистой системы частыми проявлениями являются тахикардия и повышенное артериальное давление.

Если обобщить сказанное выше о ноотропах, то модафинил представляется эффективным и довольно безопасным средством для увеличения бодрости в состоянии недосыпа, метилфенидат – с научной точки зрения малоэффективен, а амфетамины – хорошо бодрят, однако вызывают опасения их сильные наркотические свойства и способность вызывать привыкание. Из этого набора только модафинил кажется мне перспективным. По-видимому, что он только набирает популярность среди биохакеров и, возможно, что в ближайшем будущем его применение станет повсеместным.

Ноотропы или кофе? Сравнение эффективности

А теперь самое интересное! В какой-то момент мне попались на глаза несколько статей, в которых сравнивали когнитивные эффекты ноотропов (модафинила и амфетаминов) и кофе. Я обнаружил целых 5 независимых научных исследований .

Например, в 2005 году ученые из Исследовательского Института Армии Уолтера Рида сравнили эффект кофеина, d-амфетамина и модафинила на способность поддерживать бдительность и работоспособность добровольцев, лишенных сна в течение 85-ти часов. Удивительно, но оказалось, что эффективность всех трех веществ была аналогичной. Все препараты значительно увеличивали бодрость и реакцию людей в когнитивных тестах, по сравнению с контрольной плацебо-группой, но между ними – разницы не было! 

При менее сильном недосыпе (в течение 44-х часов) эффект кофеина, d-амфетамина и модафинила также не различался. Бдительность людей в ответ на прием любого из трех веществ значительно увеличивалась. Если недосып снижал точность выполнения заданий на 40%, то прием стимуляторов восстанавливал продуктивность людей до 90% от базового уровня. В этом исследовании, однако, обнаружили, что продолжительность эффекта различается для трех веществ: самый короткий срок действия был у кофеина (до 3,5 часов), а самый длинный – у d-амфетамина (до 13,5 часов). Исследователи, однако, говорят, что если пить кофе раз в несколько часов, то это полностью решает данную проблему.

Впоследствии, однако, некоторые отличия в действии 3-х веществ все-таки были выявлены. Например, модафинил гораздо лучше, чем кофеин, улучшал способность невыспавшихся людей с юмором воспринимать мультики. Однако ни кофеин, ни модафинил, ни декстроамфетамин не улучшили реакцию испытуемых на словесные шутки.



Таким образом, исследования показывают, что эффективность кофеина в целом ничем не уступает эффектам ноотропов (при отсутствии характерных для них существенных побочных эффектов). Возможно, однако, что люди все же предпочитают ноотропы вследствие того, что они вызывают еще и удовольствие. Однако для улучшения бодрости и работоспособности (особенно в условиях недосыпа) по-видимому, они подходят в равной степени.

Биологический механизм действия кофе существенно отличается от ноотропов. Он оказывает влияние на метаболизм цАМФ – вещества, необходимого для активации нейронов. Кофеин блокирует действие разрушающего цАМФ фермента, что приводит к накоплению цАМФ и способствует повышению скорости реакции на различные задачи и поддержанию внимания. То есть кофеин эффективно бодрит, однако при этом не вызывает появления сильно приятных чувств и привыкания, в отличие от ноотропов. 

К сожалению, мне не встретились исследования о совместном влиянии ноотропов и кофе, возможно, их комбинация будет давать кумулятивный эффект. Быть может, этот эксперимент я проведу сам. 

К числу положительных эффектов кофе можно отнести и то, что он является неплохим геропротектором, то есть замедляет старение организма. Это связано с тем, что он инактивирует один из основных молекулярных путей старения – mTOR. Кроме того, кофеин препятствует ухудшению памяти вследствие нейродегенерации.

Что касается распространенного мнения относительно кофе, что он может быть вреден для сердечно-сосудистой системы, то оно научно не подтверждено. Мета-анализ 113-ти научных исследований продемонстрировал, что употребление в день менее 600 мг кофе (что в среднем составляет 10 чашек эспрессо) не ассоциировано ни с какими нарушениями работы сердца. А в отношении употребления большего количество кофе – просто недостаточно данных.

Таким образом, научные исследования демонстрируют, что кофе бодрит и повышает работоспособность не хуже, чем ноотропы. Особенно заметен эффект, если человек лишен сна длительное время. Эффект ноотропов, однако, сохраняется гораздо дольше, чем у кофе. В ситуации работы в офисе эту проблему можно легко решить, если пить кофе раз в несколько часов. Однако ноотропы имеют большое преимущество перед кофе, если надо быть бодрым «в полевых условиях» — например, для военных, полицейских и водителей. 

Электростимуляция мозга vs кофе

Еще один научный способ повысить бодрость не связан с фармакологией. Он заключается в активации определенных зон коры головного мозга при помощи слабых микротоков. Этот подход называется – транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS). Данный метод пришел из медицины, где используется уже 20-30 лет для лечения депрессиинейродегенеративных заболеванийотставаний детей в развитии

Во время процедуры к определенным участкам кожи головы прикладываются электроды, через которые подается слабый постоянный ток силой 2 мА (что находится за пределами чувствительности кожи). Такое воздействие немного сдвигает заряд нейронов в положительную сторону, тем самым повышая вероятность их возбуждения. При многократном применении tDCS изменяет структуру и плотность контактов между нервными клетками, благотворно сказываясь на процессах памяти и обучения.

Лично мне, открытие применимости tDCS для здоровых людей, кажется большим прорывом нейробиологии. О том, для чего можно применять tDCS, я уже написал несколько постов



Исследовать tDCS для здоровых людей, как и в случае с ноотропами, первоначально начали военные. Около десяти лет назад американское оборонное агентство DARPA впервые протестировало tDCS на военных пехотинцах, обучающихся на видеосимуляторах, что ускорило процесс обучения в 2 раза, по сравнению с плацебо группой. Затем электростимуляцию стали изучать для улучшения и других когнитивных способностей здоровых людей: концентрации вниманияреакциирабочей памяти и обучения технике движений

Известно, что электростимуляцию используют американские военные летчики – также для ускорения процесса обучения, а также – американские спортсмены олимпийской сборной для ускорения обучения техническим приёмам высокой сложности и увеличения выносливости. 

В отличие от ноотропов tDCS для здоровых людей еще нигде не запрещена, и ей могут пользоваться даже профессиональные спортсмены. Отчасти это связано с тем, что в отличие от фармакологических стимуляторов (которые можно обнаружить в крови), факт проведения электростимуляции нельзя зафиксировать. В США выпускают даже специальные гаджеты «Halo» (наушники со встроенными электродами) для профессиональных спортсменов:



Исследовать электростимуляцию мозга для увеличения бодрости и работоспособности в условиях усталости и недосыпа первыми стали американские военные. В 2017 году американские исследователи совместно с военными летчиками провели исследование на людях, лишенных сна в течение 36 часов. В работе сравнивали эффективность кофеина и электростимуляции мозга. Проводилась электростимуляция префронтальной коры головного мозга, отвечающей за поддержание внимания, управление эмоциями и способность планировать. 

Испытуемые были разделены на три группы – одних подвергли 30-минутной электрической симуляции, другие получали жевательную резинку с кофеином, а третьим – проводили плацебо-стимуляцию (размещали на голове электроды, однако не включали прибор).
Бодрость и работоспособность людей оценивали в 2-х классических тестах, требующих длительного поддержания внимания. В первом – нужно было следить за точкой на экране, перемещавшейся по часовой стрелке, и нажимать на кнопку в случае, если точка вдруг перемещается не на одну, а на две позиции сразу. Во втором тесте надо было как можно скорее нажимать на кнопку, после того, как на экране появится сигнал (см. Раздел «Как оценивают бодрость и продуктивность в научных исследованиях?»).

Результаты показали, что и tDCS, и кофеин значительно улучшали реакцию людей и скорость выполнения первого теста. Кроме того, и кофе и электростимуляция увеличили у людей субъективное ощущение бодрости. Интересно, что эффект от электростимуляции сохранялся очень долго – на протяжении 24-х часов после воздействия. Действие кофе тоже продолжалось в течение длительного периода – 6-7 часов, что всё же было в 3 раза меньше, чем у tDCS. Однако результаты выполнения второго теста улучшились только в результате проведения электростимуляции, но не приема кофе. В целом, tDCS увеличивала правильность выполнения этого задания на 15%, по сравнению с кофе, и эффект от электростимуляции сохранялся на протяжении всех 24-х часов эксперимента.

Таким образом, данное исследование демонстрирует, что tDCS оказывается не менее эффективной, чем кофе, а в некоторых экспериментах – даже обгоняет его по силе эффекта. Кроме того, электростимуляция действует на организм в 3 раза дольше чем, кофе. А тот факт, что tDCS улучшила бодрость и продуктивность людей в обоих тестах, а кофе – только в одном из них, говорит о том, что электростимуляция, по-видимому, действует на несколько когнитивных механизмов одновременно. 

Эффективность электростимуляции для увеличения бодрости в случае недосыпа была доказана в нескольких других исследованиях. Стоит отметить, что tDCS увеличивает продуктивность и снижает усталость не только в случае недостатка сна. Проведены исследования, в которых электростимуляция не менее эффективно «бодрила» вполне выспавшихся людей. 

Побочные эффекты от действия электростимуляции гораздо менее серьезные, чем от приема ноотропов. Отчасти это связано с более локальным действием tDCS – если ноотропы оказывают влияние на весь мозг (и весь организм), то при tDCS осуществляется более направленная стимуляция конкретной зоны мозга (например, префронтальной коры). Среди побочных эффектов встречается головная боль, головокружение, бессонница, а также – зуд, покалывание и жжение в области прикрепления электродов. А в случае нарушения порядка проведения tDCS и осуществления стимуляции больше положенных 20-30 минут – возможна инактивация (вместо активации) работы стимулируемых нейронов. 

Как и в случае с ноотропами, врачи и ученые предостерегают от самостоятельного использования электростимуляции. В первую очередь это связано с тем, что если в научных лабораториях правильность выполнения tDCS строго контролируется, а многие биохакеры делают приборы самостоятельно и пренебрегают правилами безопасности. 

При этом существует уже довольно большое комьюнити биохакеров, применяющих tDCS на себе. Их, однако, гораздо меньше, чем тех, кто употребляет ноотропы. Кроме того, в отличие от соответствующих ноотропов (модафинил, амфетамины, метилфенидат), юридически использование tDCS не запрещено (однако уже ходят разговоры о правовом регулировании ее применения на здоровых людях) – и немедицинские приборы для биохакеров производят несколько компаний в США («Brain Stimulator», «Brain Driver»), Гонконге («Priormind») и России («Brainstorm»).

В целом, электростимуляция мозга представляет неплохую альтернативу фармакологическим стимуляторам. Их прямое сравнение не проводилось, однако сопоставление tDCS с кофеином, а кофеина с ноотропами – говорит, что tDCS не менее, а возможно даже и более эффективна, чем фармакологические препараты. Так, не один из ноотропов не обогнал кофеин по способности бодрить и повышать бдительность, в то время как в некоторых случаях tDCS продемонстрировала более высокую эффективность, чем кофеин. Кроме того, электрическая стимуляция лобных долей не вызывает сильное чувство удовольствия, в отличие от ноотропов. Для кого-то это может быть и минусом, однако в этом случае можно не опасаться возникновения зависимости. 

Вместо заключения

Наверняка существуют и другие научно доказанные рекомендации по борьбе с усталостью: регулярная зарядка, занятия спортом и своевременный сон. Но, к сожалению, такие подходы часто не реализуемы из-за графика жизни и слабой силы воли. Поэтому здесь я сосредоточился на том, что интересно мне – тех технологиях, которые можно использовать, сидя в кресле перед монитором. Думаю, что найдутся те, кто посоветуют вместо применения нейростимуляторов заняться укреплением силы воли. О тех научно доказанных технологиях, которые в этом смогут помочь, я как раз думаю написать свой следующий пост.

А этот текст, возможно, сможет помочь вам сэкономить время (и не даст устать), если вы сами в какой-то момент захотели бы найти способы побороть усталость.

Аминокислоты и инсулин

 

Когда мозги твои промыты сахоропудровыми промышленными корпорациями (которые к тому же, как становится известным, зажимают деньги для своих адептов), ты по неволе вынужденно соглашаешься на всякую ересь, из разряда, что аминокислоты могут приводить к инсулиновым всплескам, даже без углеводов, просто сами по себе?
ДИСКЛЕЙМЕР: Смысл поста не напугать влиянием аминокислот на инсулиновые пики, а показать, что инсулин сам по себе, не есть причина ожирения, или проблема при процессе похудения как обычно все решает: баланс калорий, сбалансированность рациона, достаточное кол-во белка и наличие адекватного физического стимула на ваш организм мышцы.
То что аминокислоты вместе и некоторые конкретно по отдельности влияют на секрецию инсулина и гомеостаз глюкозы, известно больше полувека (при чем то фиксируется как в опытах над животными, так и то что нас интересует больше всего, в исследованиях над людьми, о чем собственно ниже), одна из ранних работа, проведенная еще в 1960-х годах, показала, что как одиночные, так и комбинированные приемы аминокислот (орально и/или внутривено) ЗНАЧИТЕЛЬНО увеличивают секрецию инсулина (Fajans, Floyd, Knopf, & Conn, 1967; Floyd et al., 1966b) [1, 2].
Сами по себе одиночно, аминокислоты хоть и существенно могут влиять на повышения уровней инсулина, но с глюкозой это увеличение конечно не сравнить, хотя не суть, ведь повышение есть и оно фиксируется как значимое, но вот комбинация аминокислот, и особенно белковые продукты, такие как рыба или говядина, или молочная продукция и пр., могут иметь инсулиновый индекс существенно выше, чем у эталонного белого хлеба (и да, ИНСУЛИНОВЫЙ ИНДЕКС это не то же самое что гликемический индекс и/или гликемическая нагрузка, ну это я так на всякий случай).
Госпожа Миллер, та самая которая является хедлайнером движения «гликимеческого индекса»), хотя демагоги и вещатели истин из-зазанавеса всемирных заговоров, любят говорить, что эти данные слишком старые, и полагаться на них ни в коем случае не стоит, уж лучше включить логику.
Но, при этом, на секрецию инсулина оказывает то или иное влияние большинство аминокислот, но ряд из них являются наиболее инсулиногенными и среди этих аминокислот: фенилаланин, аргинин, лизин, аланин, лейцин и изолейцин. часть из которых вообще то входят в число аминокислот с разветвленной цепью (так многими ббрами уважаемых BCAA) (Newsholme, Brennan, Rub.i, & Maechlen, 2005; Huffman KM, Shah SH, Stevens RD, et al., 2009; Nuttall & Gannon, 1991; Тai ES, Tan ML, Stevens RD, et al., 2010) [3, 4, 5. 6]. 
Аминокислоты (сами по себе, т. е. без комбинации у с углеводами [26, 27, 28, 29], такими например, как лактоза) оказывают влияние на секрецию инсулина, через различные механизмы: одни, путем деполяризации плазматической мембраны и переноса Na2 и активации зависимых от напряжения Ca2-каналов, другие, через при окислении увеличивают запасы АТФ и активируют Ca2 каналов, что тоже может приводить к высвобождению инсулина. (Henquin & Meissner, 1981; Newsholme et al., 2005) [7, 8].
В общем, увы и ах, да. аминокислоты сами по себе могут оказывать влияние на инсулиновые пики, даже без приема сопутствующих углеводов, и даже это никак не связано с конвертацией аминокислот в глюкозу (т. е. инсулин и глюкагон растут, а глюкоза в крови не повышается, а та глюкоза, что есть в крови в этот момент, понижается, из-за инсулина, который выделяется под действием аминокислот). И об этом пишется и писалось (в т. ч. и мной) многократно.
ФЕНИЛАЛАНИНПри приеме фенилаланина (например, в дозировке, 0,6 ммоль / кг массы тела, или ~7 гр для человека массой 70 кг), концентрация глюкагона и инсулина фиксировалось увеличение пика в два раза выше уровня от уровня натощак в течение 30 минут с момента приема (концентрация инсулина возвращалась к исходному уровню в течение 120 минут, концентрация глюкагона возвращалась к исходному уровню не ранее 180 минут) (Guttler, F., Kuhl, C., Pedersen, L., and Paby, P., 1978) [9]. Концентрация глюкозы в крови не изменялась.
АРГИНИНПри приеме аргинина (например, в дозировке, ~15 гр), стойкое значительное увеличение концентрации инсулина в крови, наблюдалась в течение 40 минут с начала приема, у здоровых добровольцев (Dupre, J., Curtis, J. D., Waddell, R. W., and Beck, J. C., 1968) [10]. Концентрация глюкозы в крови не изменялась.
ЛЕЙЦИНПри пероральном приеме лейцина (например, в дозировке, ~0,2 гр/кг массы тела/ 1,5 ммоль / кг массы тела), наблюдалось снижение уровня глюкозы в крови в 12 из 16 экспериментов, с одновременным существенным ростом концентраций инсулина в крови у молодых здоровых испытуемых (Fajans, S. S., Knopf, R. F., Floyd, J. C., Jr., and Conn, J. W., 1962) [11].
АЛАНИНПри пероральном приеме лейцина (например, в дозировке, ~50 гр), наблюдалось удвоение концентрации инсулина, при одновременном значительном снижении глюкозы в крови.
ГЛИЦИНПри пероральном приеме глицина (например, в дозировке, ~40–50 гр), наблюдалось умеренное снижение уровня глюкозы в крови у здоровых взрослых (от 5,7 до 4 мМ, то есть от 102 до 72 мг / дл) и у взрослых с диабетом (от 14,2 до 8,9 мМ, то есть от 256 до 161 мг / дл), и к увеличению секреции инсулина без изменения действия инсулина по сравнению с плацебо (Cochrane, W. A., Payne, W. W., Simpkiss, M. J., and Woolf, L. I., 1956; Gonzalez-Ortiz, M., Medina-Santillan, R., Martinez-Abundis, E., and
von Drateln, C. R., 2001) [12, 13] .
ГЛЮТАМИНОВАЯ КИСЛОТАПри пероральном приеме глютаминовой кислоты (глутамата мононатрия) (например, в дозировке, ~13 гр), наблюдалось увеличение концентрации инсулина в плазме в 2,5 раза (Fernstrom, J. D., Cameron, J. L., Fernstrom, M. H., McConaha, C., Weltzin, T. E., and Kaye, W. H., 1996)) [14].
ГЛЮТАМИНПри пероральном приеме глютамина (например, в дозировке, ~30 гр), наблюдалось значительное увеличение уровней инсулина и глюкагона. При этом реакция на изменения уровней инсулина и глюкагона, были наибольшими у пациентов с ожирением с нарушенной толерантностью к глюкозе, меньше у пациентов с ожирением, без существенных нарушений толерантности к глюкозе, и еще меньше у нормальных субъектов (Greenfield, J. R., Farooqi, I. S., Keogh, J. M., Henning, E., Habib, A.
M., Blackwood, A., Reimann, F., Holst, J. J., and Gribble, F. M., 2009) [15] .
ССЫЛКИ из текста выше:
  1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97.
  2. https://www.jci.org/articles/view/105455
  3. http://www.clinsci.org/content/108/3/185
  4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19502541
  5. http://care.diabetesjournals.org/content/14/9/824
  6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20076942
  7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7011050
  8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15544573
  9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/663549
  10. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4173253
  11. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/iub.375/pdf
  12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13306783
  13. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11456285
  14. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8550750
  15. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19056578
Ну и еще до кучи, ссылок (хотя, проамериканская база данных PubMed пестрит тысячами исследований по данной тематике, т. е. все ссылки в посте — это кроха в море).
16. Ranawana V, et.al. Role of proteins in insulin secretion and glycemic control. Adv Food Nutr Res. 2013;70:1–47. doi: 10.1016/B978-0-12-416555-7.00001–1.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2372209317. Newsholme P, et.al. Nutrient regulation of insulin secretion and action. J Endocrinol. 2014 Jun;221(3): R105-20. doi: 10.1530/JOE-13-0616. Epub 2014 Mar 25.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2466724718. Lee CC et.al. Branched-Chain Amino Acids and Insulin Metabolism: The Insulin Resistance Atherosclerosis Study (IRAS).Diabetes Care. 2016 Apr;39(4): 582–8. doi: 10.2337/dc15-2284. Epub 2016 Feb 19.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2689588419. Morifuji M, et.al. Comparison of different sources and degrees of hydrolysis of dietary protein: effect on plasma amino acids, dipeptides, and insulin responses in human subjects. J Agric Food Chem. 2010 Aug 11;58(15): 8788–97.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2061492620. Claessens M, et.al. The effect of different protein hydrolysate/carbohydrate mixtures on postprandial glucagon and insulin responses in healthy subjects. Eur J Clin Nutr. 2009 Jan;63(1): 48–56. Epub 2007 Sep 12
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1785146221. Salehi A, et.al. The insulinogenic effect of whey protein is partially mediated by a direct effect of amino acids and GIP on beta-cells. Nutr Metab (Lond). 2012 May 30;9(1): 48.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2264724922. Holt SH, Miller JC, Petocz P. An insulin index of foods: the insulin demand generated by 1000-kJ portions of common foods. Am J Clin Nutr. 1997 Nov;66(5): 1264–76.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/935654723. Zhang Y, et.al. Effects of branched-chain amino acid supplementation on plasma concentrations of free amino acids, insulin, and energy substrates in young men. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2011;57(1): 114–7.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2151230024. Morifuji M. et.al. Comparison of different sources and degrees of hydrolysis of dietary protein: effect on plasma amino acids, dipeptides, and insulin responses in human subjects. J Agric Food Chem. 2010 Aug 11;58(15): 8788–97. doi: 10.1021/jf101912n.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2061492625. Karlsson HK. et.al. Branched-chain amino acids increase p70S6k phosphorylation in human skeletal muscle after resistance exercise. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2004 Jul;287(1): E1-7. Epub 2004 Mar 2.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14998784
26. Conn JW et al. The glycemic response to isoglucogenic quantities of protein and carbohydrate. J Clin Invest. 1936 Nov;15(6): 665–71.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1669443927. Phinney SD et al. Capacity for moderate exercise in obese subjects after adaptation to a hypocaloric, ketogenic diet. J Clin Invest. 1980 Nov;66(5): 1152–61.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/700082628. Phinney SD et al. The human metabolic response to chronic ketosis without caloric restriction: preservation of submaximal exercise capability with reduced carbohydrate oxidation. Metabolism. 1983 Aug;32(8): 769–76.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/686577629. Frank Q. Nuttall et al. Dietary Protein and the Blood Glucose Concentration. Diabetes. 2013 May; 62(5): 1371–1372. Published online 2013 Apr 16. doi: 10.2337/db12-1829. PMCID: PMC3636610.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3636610/