Een korte sessie hersenzappen kan sommige effecten van veroudering bij oudere volwassenen omkeren, suggereert een nieuwe studie.
De techniek is nog niet klaar voor niet-experimenteel gebruik en het is niet duidelijk hoe lang de voordelen blijven bestaan. Maar de auteurs van het onderzoek zeiden dat ze hopen dat hun bevindingen het toneel zullen vormen voor het verbeteren van de cognitie bij zowel gezonde volwassenen als bij mensen die Alzheimer en andere vormen van dementie ervaren.
"Deze bevindingen zijn belangrijk omdat ze ons niet alleen nieuwe inzichten geven in de hersenbasis voor leeftijdsgerelateerde achteruitgang van het werkgeheugen, maar ze laten ons ook zien dat de negatieve leeftijdsgebonden veranderingen niet onveranderlijk zijn", aldus onderzoeksleider Robert Reinhart, een neurowetenschapper aan de Boston University.
De bevindingen zijn vandaag (8 april) gepubliceerd in het tijdschrift Nature Neuroscience.
Werkgeheugen
Reinhart en zijn co-auteur, doctoraatsstudent John Nguyen, richtten hun studie op een aspect van cognitie dat werkgeheugen wordt genoemd. Dit is het schetsblok van de hersenen, zei Reinhart in een persconferentie. Het stelt mensen in staat om informatie een paar seconden per keer in actief gebruik te houden, waardoor allerlei belangrijke taken worden vergemakkelijkt, van het uitvoeren van mentale wiskunde tot lezen tot het voeren van een gesprek. Onderzoek heeft aangetoond dat werkgeheugen een belangrijk onderdeel is van intelligentie, vertelde Reinhart aan verslaggevers.
Maar het werkgeheugen neemt af over de volwassenheid. De daling is niet dramatisch, maar het is significant genoeg dat oudere volwassenen gemiddeld slechter presteren op het gebied van werkgeheugentaken dan jongere volwassenen. Reinhart en Nguyen wilden zien of ze konden achterhalen waarom - en misschien dat traject veranderen.
De onderzoekers rekruteerden 42 volwassenen van 20 tot 29 jaar en 42 ouderen van 60 tot 76 jaar; de wetenschappers vroegen de deelnemers om een werkgeheugentaak uit te voeren terwijl hun hersenactiviteit werd gecontroleerd door middel van een elektro-encefalogram. De taak was een eenvoudig "zoek de verschillen" -spel, waarbij de deelnemers kort na elkaar twee zeer vergelijkbare afbeeldingen op een scherm zagen en moesten identificeren wat er anders was aan de tweede afbeelding. Alle deelnemers waren gezond, zonder diagnoses van dementie of andere cognitieve problemen.
In sommige sessies deden de deelnemers de taak terwijl hun hersenen licht werden gestimuleerd met een niet-invasieve elektrische methode die transcraniële wisselstroomstimulatie wordt genoemd. Met behulp van elektroden op de hoofdhuid pulseerden de onderzoekers ritmische elektrische stimulatie in prefrontale en temporale hersengebieden. Communicatie tussen deze regio's, aan de voor- en zijkanten van de hersenen, wordt belangrijk geacht voor het werkgeheugen.
Brain booster
Het experiment was dubbelblind, dus deelnemers noch onderzoekers wisten wanneer de deelnemers hersenstimulatie kregen. Afgezien van een eerste tintelend gevoel op de hoofdhuid, voelt de stimulatie nergens aan, zei Reinhart. (Om de deelnemers te misleiden tijdens schijn-sessies, gaven de onderzoekers hen 30 seconden lichte elektrische stroom door de elektroden, dit gevoel nabootsend.) Deelnemers kwamen voor verschillende dagen binnen voor hun schijn en echte sessies, en de stimulatie duurde 25 minuten.
Voorafgaand aan enige stimulatie presteerden oudere volwassenen minder goed op de werkgeheugentaak dan de jongere cohort. De nauwkeurigheid bij jongere volwassenen was gemiddeld ongeveer 90%, met scores variërend van de hoge jaren 80 tot bijna 100% correct. Bij oudere volwassenen lag het gemiddelde dichter bij 80%, met scores variërend van de lage jaren 70 tot midden jaren 80.
Stimulatie sloot die kloof. Binnen ongeveer 12 minuten na het begin van hersenstimulatie begonnen oudere volwassenen net zo goed te presteren als de jongere groep. Deze verbetering ging door zolang het experiment duurde, 50 minuten nadat de stimulatie was gestopt.
"We zagen de effecten niet naar de basislijn komen of zelfs maar naar de basislijn gaan," zei Reinhart. De onderzoekers hebben niet geëxperimenteerd om te zien hoe lang de resultaten duren, maar resultaten van ander hersenstimulatieonderzoek suggereren dat de effecten enkele uren kunnen aanhouden, zei hij.
In vervolgexperimenten met nog eens 49 oudere en jongere volwassenen testten de onderzoekers ook de effecten van hersenstimulatie op jongvolwassenen met de laagste scores voor het werkgeheugen. Die jongeren kregen ook een boost, vonden de onderzoekers.
"Ik denk dat het mogelijk is om zelfs normaal, gezond cognitief functioneren een soort turbocompressie te geven, ook bij jonge mensen," zei Reinhart.
Synchroniseren
De studie was indrukwekkend gedaan, zeiden Walter Paulus en Zsolt Turi, beide klinische neurofysiologen van het Universitair Medisch Centrum Göttingen in Duitsland, die niet bij het onderzoek betrokken waren. De onderzoekers controleerden hun eigen werk met vervolgmonsters van deelnemers, wat het vertrouwen in de bevindingen vergroot, vertelde Turi aan WordsSideKick.com.
Er is echter nog werk aan de winkel, waarschuwde Paulus. Hij vertelde al aan WordsSideKick.com dat sommige bedrijven apparaten verkopen die bedoeld zijn om de hersenen door de schedel te stimuleren. Maar zoals de studie van Reinhart en Nguyen aantoont, moet hersenstimulatie worden gepersonaliseerd. De onderzoekers hebben veel voorbereidend werk verricht om ervoor te zorgen dat ze de elektroden correct plaatsten en de juiste stimulatie gaven om de hersenfunctie te verbeteren.
'Als je afwijkt van het protocol, kan het zijn dat je geen resultaten krijgt of ook contraproductieve resultaten', zei Paulus.
Met verder onderzoek is de techniek echter veelbelovend voor gebruik bij patiënten, voegde hij eraan toe.
De stimulatie leek de achteruitgang van veroudering om een paar belangrijke redenen om te keren, zei Reinhart. Ten eerste was het gericht op de prefrontale cortex en de temporale kwab. Bij jonge volwassenen die hun werkgeheugen gebruiken, synchroniseren deze twee gebieden het ritme van hun activiteit. Hoe strakker de synchronisatie - een laagfrequent patroon rond 8 hertz lijkt de goede plek te zijn - hoe beter het werkgeheugen presteert, zei Reinhart.
Bij oudere volwassenen verdwijnt deze nauwe synchronisatie, wat de oorzaak lijkt te zijn van de achteruitgang van het werkgeheugen.
Dat leidt tot het tweede belangrijkste kenmerk van hersenstimulatie: de ritmiek. De onderzoekers pulseerden in deze gebieden op de natuurlijke hersenritmes van de persoon afgestemde wisselstroom. In wezen zorgt de puls ervoor dat de twee gebieden weer praten.
'We synchroniseren deze hersengebieden die bij ouderen niet-gekoppeld of niet-gecorreleerd of minder gesynchroniseerd zijn', zei Reinhart.
De jongvolwassenen die slechter waren in de werkgeheugentaak, hadden ook een relatief gedesynchroniseerd gebabbel, merkte Reinhart op.
De nieuwe bevindingen zijn een startpunt, zei Reinhart. Het onderzoeksteam is al begonnen met het pushen van zijn onderzoeken naar de gebieden ziekte en stoornis. De onderzoekers hebben bewijs gevonden, maar nog niet gepubliceerd, dat oudere volwassenen met meer dementiesymptomen (maar geen volledige dementie) een slechtere hersensynchronisatie vertonen in zowel het werkgeheugen als het langetermijngeheugen. Dit zou kunnen betekenen dat de hersensynchronisatietechniek een niet-invasieve behandeling zou kunnen zijn voor de ziekte van Alzheimer en andere vormen van dementie, zei Reinhart.
De onderzoekers hebben ook ontdekt dat ze de hersenen kunnen stimuleren met ritmes die hersengebieden desynchroniseren.
"Het belooft veel goeds voor volgende klinische stappen, omdat we weten dat er hersenaandoeningen zijn die worden gekenmerkt door hypoconnectiviteit, zoals autisme, schizofrenie en de ziekte van Alzheimer, maar dan zijn er ook aandoeningen die worden gekenmerkt door te veel hersenconnectiviteit, zoals Parkinson en epilepsie," zei Reinhart. "het begin van een tool die zowel kan synchroniseren en je hersenen meer verbonden kan maken, en desynchroniseren, en je hersenen minder verbonden kan maken."
