Von der Behandlung von Depressionen über die Linderung der Auswirkungen der Parkinson-Krankheit bis hin zum Erwachen von Patienten im Wachkoma hat die elektrische Hirnstimulation ein enormes Potenzial. Eine neue Studie konzentrierte ihre Bemühungen darauf, den kognitiven Verfall durch die Verbesserung des Gedächtnisses und der Lernfähigkeit aufzuhalten. Ein von Forschern der Boston University durchgeführtes Experiment hat eine nicht-invasive Technik demonstriert, die das Arbeitsgedächtnis bei 70-Jährigen auf ein Niveau wiederherstellen kann, das mit dem von Menschen in den Zwanzigern mithalten kann.
Bei vielen Hirnstimulationsstudien werden Elektroden in bestimmte Bereiche des Gehirns implantiert, um elektrische Impulse abzugeben. Dieses Verfahren wird als „tiefe“ oder „direkte“ Hirnstimulation bezeichnet und hat seine Vorteile aufgrund der präzisen Positionierung des Aufpralls. Dennoch ist die Einführung von Elektroden in das Gehirn recht unpraktisch und bei Nichtbeachtung aller Betriebsnormen lediglich mit gewissen Entzündungs- oder Infektionsrisiken verbunden.
Eine Alternative ist die indirekte Stimulation mit einer nicht-invasiven (nicht-chirurgischen) Methode über Elektroden auf der Kopfhaut, die solche Manipulationen auch zu Hause ermöglicht. Rob Reinhart, Neurowissenschaftler an der Boston University, entschied sich für diese Methode, um das Gedächtnis älterer Menschen zu verbessern, das in der Regel mit zunehmendem Alter schwächer wird.
Genauer gesagt konzentrierten sich seine Experimente ausschließlich auf das Arbeitsgedächtnis, das einsetzt, wenn wir uns daran erinnern, was wir im Supermarkt abholen müssen, oder wenn wir beispielsweise versuchen, Autoschlüssel zu finden. Laut Reinhart kann das Arbeitsgedächtnis bereits im Alter von 30 Jahren nachlassen, da verschiedene Teile des Gehirns beginnen, ihre Konnektivität zu verlieren und weniger kohärent zu werden. Wenn wir das 60. oder 70. Lebensjahr erreichen, kann diese Inkonsistenz zu einem deutlichen Rückgang der kognitiven Leistungsfähigkeit führen.
Der Wissenschaftler entdeckte einen Weg, unterbrochene neuronale Verbindungen wiederherzustellen. Die Methode basiert auf zwei Elementen der Funktionsweise des Gehirns. Die erste ist die „Paarung“, bei der verschiedene Teile des Gehirns nacheinander aktiviert werden, wie bei einem fein abgestimmten Orchester. Die zweite ist die „Synchronisation“, bei der die langsameren Rhythmen, die als Theta-Rhythmen bekannt sind und mit dem Hippocampus verbunden sind, richtig synchronisiert werden. Beide Funktionen verschlechtern sich mit zunehmendem Alter und beeinträchtigen die Gedächtnisleistung.
Für sein Experiment nutzte Reinhart eine Gruppe junger Menschen in den Zwanzigern und eine Gruppe älterer Menschen in den Sechzigern und Siebzigern. Jede Gruppe musste eine Reihe spezifischer Aufgaben erledigen, bei denen es darum ging, ein Bild anzusehen, innezuhalten, ein zweites Bild anzusehen und dann die Unterschiede darin aus dem Gedächtnis zu erkennen.
Es überrascht nicht, dass die jüngere Versuchsgruppe deutlich bessere Ergebnisse erzielte als die ältere Gruppe. Doch dann wendete Reinhart 25 Minuten lang eine sanfte kortikale Stimulation bei älteren Menschen an, wobei die Impulse auf die neuronalen Schaltkreise jedes Patienten abgestimmt waren, entsprechend dem Bereich des Kortex, der für das Arbeitsgedächtnis verantwortlich ist. Danach erledigten die Gruppen die Aufgaben weiter und die Lücke in der Genauigkeit der Aufgabe zwischen ihnen verschwand. Die Wirkung hielt mindestens 50 Minuten nach der Stimulation an. Darüber hinaus stellte Reinhart fest, dass er die Gedächtnisfunktion sogar bei jungen Erwachsenen verbessern konnte, die bei Aufgaben schlechte Leistungen erbrachten.
„Wir fanden heraus, dass auch Probanden in ihren Zwanzigern, die Schwierigkeiten beim Erledigen von Aufgaben hatten, von genau der gleichen Stimulation profitieren konnten“, sagt Reinhart. „Wir konnten ihr Arbeitsgedächtnis verbessern, auch wenn sie noch nicht 20 oder 60 Jahre alt waren.“
Reinhart hofft, weiterhin untersuchen zu können, wie Hirnstimulation die menschliche Gehirnfunktion verbessern kann, insbesondere bei Menschen, die an der Alzheimer-Krankheit leiden.
„Das eröffnet neue Möglichkeiten für Forschung und Behandlung“, sagt er. „Und darüber sind wir sehr froh.“
Die Studie wurde im Fachjournal Nature Neuroscience veröffentlicht.
Source: 3dnews.ru