Magnetischer elektrischer Strom erhöht den Speicher

Es wurde festgestellt, dass eine externe Stimulation des Gehirns mit elektrischem Strom unter Verwendung magnetischer Impulse das Gedächtnis verbessert.

Forscher aus der nordwestlichen Medizin glauben, dass die Entdeckung ein Signal für eine neue Methode zur Behandlung von Gedächtnisstörungen sein könnte, die mit Krankheiten wie Schlaganfall, Alzheimer im Frühstadium, Herzstillstand und traumatischer Hirnverletzung verbunden sind.

Darüber hinaus glauben die Forscher, dass die Technik auch bei Gedächtnisproblemen helfen kann, die mit normalem Altern verbunden sind.

"Wir zeigen zum ersten Mal, dass Sie die Gedächtnisfunktionen des Gehirns bei Erwachsenen ohne Operation oder Medikamente, die sich nicht als wirksam erwiesen haben, spezifisch verändern können", sagte der leitende Autor Dr. Joel Voss, Assistenzprofessor für medizinische Sozialwissenschaften an der Feinberg School der Northwestern University der Medizin.

„Diese nicht-invasive Stimulation verbessert die Fähigkeit, neue Dinge zu lernen. Es hat ein enormes Potenzial zur Behandlung von Gedächtnisstörungen. “

Die Studie wird in einer kommenden Ausgabe von veröffentlicht Wissenschaft.

Forscher berichten, dass die Untersuchung die erste ist, die zeigt, dass das Erinnern an Ereignisse eine Sammlung vieler Gehirnregionen erfordert, um in Kombination mit dem Hippocampus zu arbeiten - ähnlich wie bei einem Symphonieorchester.

„Die elektrische Stimulation ist so, als würde man den Gehirnregionen einen talentierteren Leiter geben, damit sie enger synchron spielen, da die Gehirnregionen nach der Stimulation tatsächlich besser zusammenspielen“, sagt Voss.

Der Ansatz hat auch das Potenzial, psychische Störungen wie Schizophrenie zu behandeln, bei denen diese Gehirnregionen und der Hippocampus nicht synchron zueinander sind, was das Gedächtnis und die Kognition beeinflusst.

Die Northwestern-Studie ist die erste, die zeigt, dass die transkranielle Magnetstimulation (TMS) das Gedächtnis lange nach der Behandlung verbessert.

In der Vergangenheit wurde TMS in begrenztem Umfang verwendet, um die Gehirnfunktion vorübergehend zu ändern, um die Leistung während eines Tests zu verbessern. So kann beispielsweise jemand einen Knopf etwas schneller drücken, während das Gehirn stimuliert wird.

Die Studie zeigt, dass TMS verwendet werden kann, um das Gedächtnis für Ereignisse mindestens 24 Stunden nach der Stimulation zu verbessern.

Technisch ist es nicht möglich, den Hippocampus direkt mit TMS zu stimulieren, da er zu tief im Gehirn ist, als dass die Magnetfelder eindringen könnten.

Mithilfe eines MRT-Scans identifizierten Voss und Kollegen eine oberflächliche Gehirnregion, die nur wenige Zentimeter von der Schädeloberfläche entfernt ist und eine hohe Konnektivität zum Hippocampus aufweist.

Die Technik funktionierte gut, da die Stimulation auf den Punkt gerichtet war, der den Hippocampus stimulierte.

Wenn TMS verwendet wurde, um diesen Punkt zu stimulieren, wurden die mit dem Hippocampus assoziierten Gehirnregionen stärker miteinander synchronisiert - wie aus Daten hervorgeht, die aufgenommen wurden, während sich die Probanden in einem MRT-Gerät befanden, das den Blutfluss im Gehirn als indirektes Maß für die neuronale Aktivität aufzeichnet .

Je mehr diese Regionen aufgrund der Stimulation zusammenarbeiteten, desto besser konnten die Menschen neue Informationen lernen.

Für die Studie rekrutierten Wissenschaftler 16 gesunde Erwachsene im Alter von 21 bis 40 Jahren. Jeder ließ sich ein detailliertes anatomisches Bild seines Gehirns sowie 10 Minuten Aufzeichnung der Gehirnaktivität machen, während er ruhig in einem Magnetresonanztomographen (MRT) lag.

Diese Analyse ermöglichte es den Forschern, das Netzwerk der Gehirnstrukturen jeder Person zu identifizieren, die am Gedächtnis beteiligt sind und gut mit dem Hippocampus verbunden sind.

Interessanterweise unterscheiden sich die Strukturen bei jeder Person geringfügig und können sich in der Lage um einige Zentimeter unterscheiden.

"Um die Stimulation richtig auszurichten, mussten wir die Strukturen im Gehirnraum jeder Person identifizieren, da jedes Gehirn anders ist", sagte Voss.

Jeder Teilnehmer unterzog sich dann einem Gedächtnistest, der aus einer Reihe willkürlicher Assoziationen zwischen Gesichtern und Wörtern bestand, die er lernen und sich merken sollte.

Nachdem die Grundfähigkeit für diese Gedächtnisaufgabe festgestellt worden war, erhielten die Teilnehmer an fünf aufeinander folgenden Tagen 20 Minuten am Tag eine Hirnstimulation.

Während der Woche erhielten sie auch zusätzliche MRT-Scans und Tests ihrer Fähigkeit, sich an neue Sätze beliebiger Wort- und Gesichtsschnitte zu erinnern, um zu sehen, wie sich ihr Gedächtnis infolge der Stimulation verändert hat.

Dann, mindestens 24 Stunden nach der letzten Stimulation, wurden sie erneut getestet.

Mindestens eine Woche später wurde das gleiche Experiment wiederholt, jedoch mit einer gefälschten Placebo-Stimulation.

Die Reihenfolge der realen Stimulations- und Placebo-Anteile der Studie wurde für die Hälfte der Teilnehmer umgekehrt, und ihnen wurde nicht gesagt, welche welche war.

Beide Gruppen schnitten aufgrund der Hirnstimulation bei Gedächtnistests besser ab. Es dauerte drei Tage, bis sie sich besserten.

"Sie erinnerten sich nach der Stimulation an mehr Gesichts-Wort-Paarungen als zuvor, was bedeutet, dass sich ihre Lernfähigkeit verbessert hat", sagte Voss.

"Das ist weder bei der Placebo-Erkrankung noch bei einem anderen Kontrollexperiment mit zusätzlichen Probanden passiert."

Darüber hinaus zeigte die MRT, dass die Stimulation dazu führte, dass die Gehirnregionen stärker miteinander und mit dem Hippocampus synchronisiert wurden.

Je besser die Synchronität oder Konnektivität zwischen bestimmten Teilen des Netzwerks ist, desto besser ist die Leistung beim Speichertest.

"Je mehr bestimmte Gehirnregionen aufgrund der Stimulation zusammenarbeiteten, desto mehr Menschen konnten Gesichts-Wort-Paarungen lernen", sagte Voss.

Die Verwendung von TMS zur Stimulierung des Gedächtnisses hat mehrere Vorteile, stellte die Erstautorin Dr. Jane Wang fest, eine Postdoktorandin in Voss 'Labor in Feinberg.

"Kein Medikament könnte für diese Speichernetzwerke so spezifisch sein wie TMS", sagte Wang. "Es gibt viele verschiedene Ziele und es ist nicht einfach, einen Rezeptor zu finden, der am Gedächtnis beteiligt ist."

"Dies eröffnet einen völlig neuen Bereich für Behandlungsstudien, in dem wir versuchen werden, die Funktion von Menschen zu verbessern, die sie wirklich brauchen", sagte Voss.

Seine aktuelle Studie befasste sich mit Menschen mit normalem Gedächtnis, bei denen er keine große Verbesserung erwarten würde, da ihr Gehirn bereits effektiv arbeitet.

"Aber für eine Person mit Hirnschäden oder einer Gedächtnisstörung sind diese Netzwerke gestört, so dass selbst eine kleine Änderung zu Funktionsgewinnen führen kann", sagte Voss.

Voss warnte davor, dass jahrelange Forschung erforderlich ist, um festzustellen, ob dieser Ansatz für Patienten mit Alzheimer-Krankheit oder ähnlichen Gedächtnisstörungen sicher oder wirksam ist.

Quelle: Northwestern University