Gezielte Manipulation gekoppelter Hirnwellen verbessert das Arbeitsgedächtnis gesunder Probanden


  • Michael Simm
  • Studien – kurz & knapp
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Kernbotschaft

Eine experimentelle Prozedur zur gezielten Manipulation gekoppelter Hirnwellen kann das Arbeitsgedächtnis älterer Menschen kurzfristig so stark verbessern, dass sie die gleiche Leistung erreichen wie 40 Jahre jüngere Personen.

Hintergrund

Die Erforschung der Mechanismen des Gedächtnisses hat die Möglichkeiten für gezielte Eingriffe verbessert. Offenbar spielt bei der Speicherung die sogenannte Theta-Gamma-Phasen-Amplituden-Kopplung (PAC) eine wichtige Rolle, bei der die Amplitude der Theta-Rhythmen mit der Phase der Gamma-Rhythmen im temporalen Kortex gekoppelt ist. Durch gezielte Manipulation der PAC könnte demnach auch das Gedächtnis beeinflusst werden.

Design

Untersucht wurden per EEG zunächst die Interaktionen von Gamma- und Thetawellen bei 42 älteren Erwachsenen  (60 – 76 Jahre) im Vergleich zu 42 Jüngeren (20 – 29 Jahre) und in welcher Beziehung diese Veränderungen zum Arbeitsgedächtnis stehen. Dann nutzten die Forscher die nicht-invasive Methode der transkraniellen Wechselstrom-Stimulation (tACS) zur Modulation der Interaktion der Theta-Wellen über größere Distanzen im Stirnhirn.

Hauptergebnisse

  • Bei einem Gedächtnistest ohne Hirnstimulation waren die älteren Probanden im Durchschnitt langsamer und weniger genau. Die PAC war bei den jüngeren Probanden stärker ausgeprägt.
  • Während einer 25 Minuten andauernden Stimulation, deren Frequenz auf die individuellen Netzwerk-Dynamiken im Gehirn der Versuchsteilnehmer abgestimmt war, beobachteten die Forscher eine Zunahme neuraler Synchronisationsmuster. In dieser Zeit verbesserten sich die Leistungen im Gedächtnistest der älteren Probanden so stark, dass sie nicht mehr von denen (unstimulierter) jüngerer Probanden zu unterscheiden waren.
  • Im Endergebnis zeigte sich eine schnelle Verbesserung beim Arbeitsgedächtnis, die 50 Minuten über die Stimulation hinaus andauerte.

Klinische Bedeutung

Die Hirnstimulation ist noch nicht reif für die Praxis. Die Versuchsergebnisse liefern jedoch Einblicke in die physiologischen Grundlagen altersverwandter kognitiver Beeinträchtigungen. Sie stärken insbesondere die Theorie, wonach der Verlust kortikaler Verbindungen ursächlich ist für altersbedingte kognitive Verluste. Außerdem, so die Autoren, leisteten sie mit ihrer Arbeit auch einen Beitrag zum Fundament zukünftiger nicht-pharmakologischer Interventionen, die Aspekte des geistigen Zerfalls ins Visier nehmen.

Finanzierung: National Institutes of Health.