Historia biofeedbacku
W 1958 roku Joe Kamiya, psycholog z uniwersytetu w Chicago, rozpoczął eksperymenty z elektroencefalografem. Interesowało go, czy człowiek jest w stanie różnicować fale generowane przez jego własny mózg. W tym celu prosił osobę badaną, aby w losowo wybranych momentach odpowiadała na pytanie, czy znajduje się w stanie alfa. Za każdym razem udzielano jej informacji, czy odpowiedź była poprawna, czy nie. Naukowiec zauważył, że w kolejnych dniach badań liczba trafień rosła. Po czterech dniach odpowiedzi były bezbłędne, a badany był w stanie wygenerować stan alfa „na żądanie”. Kamiya opracował więc urządzenie, które dostarczało sygnał sprzężenia zwrotnego w postaci dźwięku pojawiającego się w chwili przewagi fal alfa. Dalszymi badaniami udowodnił, że można nauczyć się świadomego sterowania aktywnością bioelektryczną mózgu, a tym samym stanem swojej świadomości (1969). Moment ten uznano za narodziny biofeedbacku.
W tym samym czasie Neal Miller, amerykański psycholog, profesor psychologii w Yale, prowadził badania nad biologicznym sprzężeniem zwrotnym. udowodnił on, że autonomiczny układ nerwowy może być podatny na uczenie się (badania dotyczące warunkowania reakcji trzewnych u zwierząt laboratoryjnych - 1969). W owym czasie takie stwierdzenie odbierane było jako naukowa herezja, a autonomiczny układ nerwowy uznawano za pozostający absolutnie poza naszą kontrolą. „Jogini już dawno opracowali skomplikowane systemy świadomej kontroli przepływu krwi, akcji serca, krążenia krwi w skórze, fal mózgowych, i to wszystko bez kontroli instrumentów, zatem naukowcy byli przekonani, że jest to rzeczywiście możliwe. Ale nie były to czasy, by ludzie zachodu uczyli się masowo od joginów, bez wyjaśnienia im zjawiska w twardych, mechanistycznych, opartych na zachodnich zasadach dowodach.” (Gilbert, Moss, 2003). Wkrótce potem Jon Basmajian (1967, 1989) udowodnił, że przy zastosowaniu odpowiedniego feedbacku różnicowania można kontrolować poszczególne jednostki mięśniowe.
Zatem, na przestrzeni niespełna dziesięciu lat, udokumentowano, że trzy układy organizmu poddają się świadomej kontroli: centralny układ nerwowy, autonomiczny układ nerwowy oraz szkieletowy układ mięśniowy. Doniesienia te stały się bazą rozwoju różnych rodzajów biofeedbacku. Prawdziwy ich rozkwit nastąpił wraz z pokonaniem barier technicznych, czyli w momencie rozwoju techniki cyfrowej i komputeryzacji.Obecnie komputerowe systemy biofeedbacku umożliwiają ciągłą i skomplikowaną analizę danych z wielu modalności np.: rytmu serca, ciśnienia, napięcia mięśniowego, oddechu, czynności bioelektrycznej mózgu, temperatury. Pacjent ma możliwość otrzymywania danych o stanie swojego organizmu w czasie rzeczywistym.
Jako najbardziej wyrafinowana forma biofeedbacku powstał EEG biofeedback (neuroterapia, neurofeedback). Impulsem do jego rozwoju stały się dokonania Joe Kamiya oraz rozwój ilościowej elektroencefalografii QEEG w latach siedemdziesiątych. Opracowane w tym czasie oprogramowanie pozwalało na praktyczną integrację technologii ilościowego EEG z procedurami warunkowania sprawczego rozumianego zgodnie z prawem efektu Thorndike’a, które głosi, że zachowanie przynoszące zadawalające rezultaty ma tendencję do powtarzania się. Pacjent otrzymuje wzmocnienie w postaci feedbacku wizualnego lub dźwiękowego za każdym razem, gdy aktywność bioelektryczna zbliża się do ustalonego przez terapeutę progu. Nie otrzymuje natomiast wzmocnienia, gdy profil fal mózgowych odbiega od wyznaczonego celu.
Z punktu widzenia fizjologii działanie neurofeedbacku można opisać jako wykorzystanie zjawiska plastyczności układu nerwowego. Jest ona zdolnością do powstawania trwałych zmianom strukturalnym i funkcjonalnym pod wpływem przetwarzanych informacji. Zjawisko plastyczności jest podłożem uczenia się i pamięci, zmian rozwojowych oraz zmian kompensacyjnych po uszkodzeniu CUN. Istnieją różne mechanizmy plastyczności, jednak najważniejszym miejscem w którym powstaje i znika plastyczność jest synapsa, która ciągle modyfikuje swoje właściwości zmieniając wydajność przewodzenia impulsów nerwowych. Za zjawiska bezpośrednio związane z plastycznością układu nerwowego uważa się długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP) oraz długotrwałe osłabienie synaptyczne (LTD). LTP i LTD są zjawiskami zachodzącymi w komórkach nerwowych, które polegają odpowiednio na zwiększeniu lub zmniejszeniu przez dłuższy okres (od godzin do dni) wydajności przewodzenia synaptycznego poszczególnych synaps w wyniku ich odpowiedniej aktywacji. W wyniku LTP synapsy zmieniają swój kształt i mogą powiększać wymiary, albo z dendrytów mogą powstawać nowe synapsy i odwrotnie w wyniku LTD niektóre połączenia mogą słabnąć. Ćwiczenia, w tym także biofeedback, aktywizują zjawisko LTP i usprawniają w ten sposób nasz umysł.
Ilościowa analiza sygnału EEG dała możliwość zgromadzenia normatywnych baz danych o prawidłowościach wzorców aktywności bioelektrycznej u osób zdrowych oraz wzorcach występujących u pacjentów z różnymi problemami. Bazy danych stały się podstawą do konstruowania protokołów treningowych dla konkretnych problemów zdrowotnych oraz badań kontrolnych skuteczności terapii. Najsilniejsze dowody na kliniczną skuteczność procedur warunkowania EEG wypracowano w przypadku terapii epilepsji opornych na farmakoterapię (La Vaque, 2002) oraz ADHD (La Vaque, 2002). Pionierem badań nad wykorzystaniem biofeedbacku w terapii epilepsji był Marice Barry Sterman, który prowadząc badania rytmu sensomotorycznego (SMR) 12-15Hz odkrył, że koty u których trenowano ten właśnie rytm mają większą odporność na chemicznie wywoływane drgawki. Badania na ludziach potwierdziły skuteczność treningu SMR w epilepsji (Sterman, 2000).
W tym samym czasie Neal Miller, amerykański psycholog, profesor psychologii w Yale, prowadził badania nad biologicznym sprzężeniem zwrotnym. udowodnił on, że autonomiczny układ nerwowy może być podatny na uczenie się (badania dotyczące warunkowania reakcji trzewnych u zwierząt laboratoryjnych - 1969). W owym czasie takie stwierdzenie odbierane było jako naukowa herezja, a autonomiczny układ nerwowy uznawano za pozostający absolutnie poza naszą kontrolą. „Jogini już dawno opracowali skomplikowane systemy świadomej kontroli przepływu krwi, akcji serca, krążenia krwi w skórze, fal mózgowych, i to wszystko bez kontroli instrumentów, zatem naukowcy byli przekonani, że jest to rzeczywiście możliwe. Ale nie były to czasy, by ludzie zachodu uczyli się masowo od joginów, bez wyjaśnienia im zjawiska w twardych, mechanistycznych, opartych na zachodnich zasadach dowodach.” (Gilbert, Moss, 2003). Wkrótce potem Jon Basmajian (1967, 1989) udowodnił, że przy zastosowaniu odpowiedniego feedbacku różnicowania można kontrolować poszczególne jednostki mięśniowe.
Zatem, na przestrzeni niespełna dziesięciu lat, udokumentowano, że trzy układy organizmu poddają się świadomej kontroli: centralny układ nerwowy, autonomiczny układ nerwowy oraz szkieletowy układ mięśniowy. Doniesienia te stały się bazą rozwoju różnych rodzajów biofeedbacku. Prawdziwy ich rozkwit nastąpił wraz z pokonaniem barier technicznych, czyli w momencie rozwoju techniki cyfrowej i komputeryzacji.Obecnie komputerowe systemy biofeedbacku umożliwiają ciągłą i skomplikowaną analizę danych z wielu modalności np.: rytmu serca, ciśnienia, napięcia mięśniowego, oddechu, czynności bioelektrycznej mózgu, temperatury. Pacjent ma możliwość otrzymywania danych o stanie swojego organizmu w czasie rzeczywistym.
Jako najbardziej wyrafinowana forma biofeedbacku powstał EEG biofeedback (neuroterapia, neurofeedback). Impulsem do jego rozwoju stały się dokonania Joe Kamiya oraz rozwój ilościowej elektroencefalografii QEEG w latach siedemdziesiątych. Opracowane w tym czasie oprogramowanie pozwalało na praktyczną integrację technologii ilościowego EEG z procedurami warunkowania sprawczego rozumianego zgodnie z prawem efektu Thorndike’a, które głosi, że zachowanie przynoszące zadawalające rezultaty ma tendencję do powtarzania się. Pacjent otrzymuje wzmocnienie w postaci feedbacku wizualnego lub dźwiękowego za każdym razem, gdy aktywność bioelektryczna zbliża się do ustalonego przez terapeutę progu. Nie otrzymuje natomiast wzmocnienia, gdy profil fal mózgowych odbiega od wyznaczonego celu.
Z punktu widzenia fizjologii działanie neurofeedbacku można opisać jako wykorzystanie zjawiska plastyczności układu nerwowego. Jest ona zdolnością do powstawania trwałych zmianom strukturalnym i funkcjonalnym pod wpływem przetwarzanych informacji. Zjawisko plastyczności jest podłożem uczenia się i pamięci, zmian rozwojowych oraz zmian kompensacyjnych po uszkodzeniu CUN. Istnieją różne mechanizmy plastyczności, jednak najważniejszym miejscem w którym powstaje i znika plastyczność jest synapsa, która ciągle modyfikuje swoje właściwości zmieniając wydajność przewodzenia impulsów nerwowych. Za zjawiska bezpośrednio związane z plastycznością układu nerwowego uważa się długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP) oraz długotrwałe osłabienie synaptyczne (LTD). LTP i LTD są zjawiskami zachodzącymi w komórkach nerwowych, które polegają odpowiednio na zwiększeniu lub zmniejszeniu przez dłuższy okres (od godzin do dni) wydajności przewodzenia synaptycznego poszczególnych synaps w wyniku ich odpowiedniej aktywacji. W wyniku LTP synapsy zmieniają swój kształt i mogą powiększać wymiary, albo z dendrytów mogą powstawać nowe synapsy i odwrotnie w wyniku LTD niektóre połączenia mogą słabnąć. Ćwiczenia, w tym także biofeedback, aktywizują zjawisko LTP i usprawniają w ten sposób nasz umysł.
Ilościowa analiza sygnału EEG dała możliwość zgromadzenia normatywnych baz danych o prawidłowościach wzorców aktywności bioelektrycznej u osób zdrowych oraz wzorcach występujących u pacjentów z różnymi problemami. Bazy danych stały się podstawą do konstruowania protokołów treningowych dla konkretnych problemów zdrowotnych oraz badań kontrolnych skuteczności terapii. Najsilniejsze dowody na kliniczną skuteczność procedur warunkowania EEG wypracowano w przypadku terapii epilepsji opornych na farmakoterapię (La Vaque, 2002) oraz ADHD (La Vaque, 2002). Pionierem badań nad wykorzystaniem biofeedbacku w terapii epilepsji był Marice Barry Sterman, który prowadząc badania rytmu sensomotorycznego (SMR) 12-15Hz odkrył, że koty u których trenowano ten właśnie rytm mają większą odporność na chemicznie wywoływane drgawki. Badania na ludziach potwierdziły skuteczność treningu SMR w epilepsji (Sterman, 2000).