Eine kurze Sitzung des Gehirnzappens kann einige der Auswirkungen des Alterns bei älteren Erwachsenen umkehren, so eine neue Studie.
Die Technik ist noch nicht für den nicht experimentellen Einsatz bereit und es ist nicht klar, wie lange die Vorteile anhalten. Die Autoren der Studie hoffen jedoch, dass ihre Ergebnisse die Voraussetzungen für eine Verbesserung der Kognition sowohl bei gesunden Erwachsenen als auch bei Menschen mit Alzheimer und anderen Arten von Demenz schaffen.
"Diese Ergebnisse sind wichtig, weil sie uns nicht nur neue Einblicke in die Gehirnbasis für den altersbedingten Rückgang des Arbeitsgedächtnisses geben, sondern auch zeigen, dass die negativen altersbedingten Veränderungen nicht unveränderlich sind", sagte Studienleiter Robert Reinhart, a Neurowissenschaftler an der Boston University.
Die Ergebnisse wurden heute (8. April) in der Zeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht.
Arbeitsgedächtnis
Reinhart und sein Co-Autor, der Doktorand John Nguyen, konzentrierten ihre Studie auf einen Aspekt der Erkenntnis, der als Arbeitsgedächtnis bezeichnet wird. Dies ist der Skizzenblock des Gehirns, sagte Reinhart in einer Pressekonferenz. Es ermöglicht Menschen, Informationen jeweils einige Sekunden lang aktiv zu nutzen, und erleichtert so alle wichtigen Aufgaben, von der mentalen Mathematik über das Lesen bis hin zu Gesprächen. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Arbeitsgedächtnis ein wesentlicher Bestandteil der Intelligenz ist, sagte Reinhart gegenüber Reportern.
Das Arbeitsgedächtnis nimmt jedoch im Erwachsenenalter ab. Der Rückgang ist nicht dramatisch, aber es ist signifikant genug, dass ältere Erwachsene bei Arbeitsgedächtnisaufgaben im Durchschnitt schlechter abschneiden als jüngere Erwachsene. Reinhart und Nguyen wollten sehen, ob sie herausfinden konnten, warum - und vielleicht diese Flugbahn ändern.
Die Forscher rekrutierten 42 Erwachsene im Alter von 20 bis 29 Jahren und 42 ältere Erwachsene im Alter von 60 bis 76 Jahren. Die Wissenschaftler baten die Teilnehmer, eine Arbeitsgedächtnisaufgabe zu erledigen, während ihre Gehirnaktivität durch ein Elektroenzephalogramm überwacht wurde. Die Aufgabe war ein einfaches "Finde die Unterschiede" -Spiel, bei dem die Teilnehmer kurz hintereinander zwei sehr ähnliche Bilder auf einem Bildschirm sahen und herausfinden mussten, was am zweiten Bild anders war. Alle Teilnehmer waren gesund, ohne Diagnose von Demenz oder anderen kognitiven Problemen.
In einigen Sitzungen erledigten die Teilnehmer die Aufgabe, während ihr Gehirn mit einer nichtinvasiven elektrischen Methode, der transkraniellen Wechselstromstimulation, leicht stimuliert wurde. Mithilfe von Elektroden auf der Kopfhaut pulsierten die Forscher rhythmische elektrische Stimulation in präfrontale und temporale Gehirnbereiche. Die Kommunikation zwischen diesen Regionen an der Vorderseite und an den Seiten des Gehirns wird als wichtig für das Arbeitsgedächtnis angesehen.
Brain Booster
Das Experiment war doppelblind, sodass weder Teilnehmer noch Forscher wussten, wann die Teilnehmer eine Hirnstimulation erhielten. Abgesehen von einem anfänglichen Kribbeln auf der Kopfhaut fühlt sich die Stimulation nach nichts an, sagte Reinhart. (Um die Teilnehmer während der Schein-Sitzungen auszutricksen, gaben die Forscher ihnen 30 Sekunden leichten elektrischen Strom durch die Elektroden und ahmten dieses Gefühl nach.) Die Teilnehmer kamen für verschiedene Tage für ihre Schein- und realen Sitzungen herein, und die Stimulation dauerte 25 Minuten.
Vor jeder Stimulation schnitten ältere Erwachsene bei der Arbeitsgedächtnisaufgabe weniger gut ab als die jüngere Kohorte. Die Genauigkeit bei jüngeren Erwachsenen lag im Durchschnitt bei 90%, wobei die Werte zwischen den hohen 80ern und fast 100% korrekt lagen. Bei älteren Erwachsenen lag der Durchschnitt näher bei 80%, wobei die Werte zwischen den niedrigen 70ern und den mittleren 80ern lagen.
Die Stimulation schloss diese Lücke. Innerhalb von etwa 12 Minuten nach Beginn der Hirnstimulation begannen ältere Erwachsene ebenso wie die jüngere Gruppe zu arbeiten. Diese Verbesserung setzte sich 50 Minuten nach Beendigung der Stimulation fort, solange das Experiment dauerte.
"Wir haben nicht gesehen, dass die Auswirkungen auf die Basislinie oder sogar auf die Basislinie abfallen", sagte Reinhart. Die Forscher haben nicht experimentiert, um zu sehen, wie lange die Ergebnisse anhalten, aber Ergebnisse aus anderen Untersuchungen zur Hirnstimulation legen nahe, dass die Auswirkungen mehrere Stunden anhalten könnten, sagte er.
In Folgeexperimenten mit weiteren 49 älteren und jüngeren Erwachsenen testeten die Forscher auch die Auswirkungen der Hirnstimulation auf junge Erwachsene mit den niedrigsten Arbeitsgedächtniswerten. Auch diese jungen Leute haben einen Schub bekommen, fanden die Forscher.
"Ich denke, es ist möglich, selbst normale, gesunde kognitive Funktionen, auch bei jungen Menschen, aufzuladen", sagte Reinhart.
Synchronisieren
Die Studie wurde eindrucksvoll durchgeführt, sagten Walter Paulus und Zsolt Turi, beide klinische Neurophysiologen am Universitätsklinikum Göttingen in Deutschland, die nicht an der Forschung beteiligt waren. Die Forscher überprüften ihre eigenen Arbeiten an Folgeproben von Teilnehmern, was das Vertrauen in die Ergebnisse stärkt, sagte Turi gegenüber Live Science.
Es gibt jedoch noch viel zu tun, warnte Paulus. Bereits jetzt, sagte er gegenüber Live Science, verkaufen einige Unternehmen Geräte, die das Gehirn durch den Schädel stimulieren sollen. Aber wie die Studie von Reinhart und Nguyen zeigt, muss die Hirnstimulation personalisiert werden. Die Forscher haben viele Vorarbeiten durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Elektroden korrekt platziert und die richtige Stimulation zur Verbesserung der Gehirnfunktion abgegeben wurden.
"Wenn Sie vom Protokoll abweichen, können Sie entweder keine Ergebnisse oder auch kontraproduktive Ergebnisse erzielen", sagte Paulus.
Mit weiteren Forschungen sei die Technik jedoch für den Einsatz bei Patienten vielversprechend, fügte er hinzu.
Die Stimulation schien den Rückgang des Alterns aus einigen Hauptgründen umzukehren, sagte Reinhart. Erstens zielte es eng auf den präfrontalen Kortex und den Temporallappen ab. Bei jungen Erwachsenen, die ihr Arbeitsgedächtnis nutzen, synchronisieren diese beiden Bereiche den Rhythmus ihrer Aktivität. Je enger die Synchronisation - ein Niederfrequenzmuster um 8 Hertz scheint der Sweet Spot zu sein - desto besser funktioniert das Arbeitsgedächtnis, sagte Reinhart.
Bei älteren Erwachsenen verschwindet diese enge Synchronisation, was die Wurzel für den Rückgang des Arbeitsgedächtnisses zu sein scheint.
Das führt zum zweiten Schlüsselmerkmal der Hirnstimulation: ihrer Rhythmik. Die Forscher pulsierten Wechselstrom, der auf die natürlichen Gehirnrhythmen der Personen zugeschnitten war, in diese Bereiche. Im Wesentlichen bringt der Puls die beiden Bereiche wieder zum Sprechen.
"Wir synchronisieren diese Gehirnbereiche, die bei älteren Menschen entkoppelt oder unkorreliert oder weniger synchronisiert sind", sagte Reinhart.
Die jungen Erwachsenen, die bei der Arbeitsgedächtnisaufgabe schlechter waren, hatten auch ein relativ desynchronisiertes Gehirngeschwätz, bemerkte Reinhart.
Die neuen Erkenntnisse sind ein Ausgangspunkt, sagte Reinhart. Das Forschungsteam hat bereits begonnen, seine Studien auf die Bereiche Krankheit und Störung zu konzentrieren. Die Forscher haben Beweise gefunden, aber noch nicht veröffentlicht, dass ältere Erwachsene mit mehr Demenzsymptomen (aber nicht ausgewachsener Demenz) eine schlechtere Gehirnsynchronisation sowohl im Arbeitsgedächtnis als auch im Langzeitgedächtnis aufweisen. Dies könnte bedeuten, dass die Gehirn-Synchronisationstechnik eine nicht-invasive Behandlung für Alzheimer und andere Formen von Demenz sein könnte, sagte Reinhart.
Die Forscher haben auch herausgefunden, dass sie das Gehirn mit Rhythmen stimulieren können, die Gehirnregionen desynchronisieren.
"Es ist ein gutes Zeichen für die nächsten klinischen Schritte, da wir wissen, dass es Hirnstörungen gibt, die durch Hypokonnektivität gekennzeichnet sind, wie Autismus, Schizophrenie und Alzheimer, aber es gibt auch Störungen, die durch zu viel Gehirnkonnektivität gekennzeichnet sind, wie Parkinson und Epilepsie", sagte Reinhart. "Die Anfänge eines Tools, das sowohl synchronisieren als auch Ihr Gehirn vernetzter machen und desynchronisieren und Ihr Gehirn weniger vernetzen kann."
