Die direkte Stimulation des Gehirnbereichs kann das Gedächtnis für einen Tag steigern

Laut einer neuen, in der Zeitschrift veröffentlichten Studie kann die direkte elektrische Stimulation der Amygdala, einer Region des Gehirns, die mit Gedächtnis und emotionalem Verhalten verbunden ist, die Erkennung von Bildern am nächsten Tag verbessern, wenn sie unmittelbar nach dem ersten Betrachten der Bilder angewendet wird Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS).

"Wir konnten bestimmte Erinnerungen markieren, um sie später besser in Erinnerung zu behalten", sagte Co-Erstautor Cory Inman, Ph.D., Postdoktorand in der Abteilung für Neurochirurgie an der Emory University.

„Eines Tages könnte dies in ein Gerät integriert werden, das Patienten mit schweren Gedächtnisstörungen wie traumatischen Hirnverletzungen oder leichten kognitiven Beeinträchtigungen im Zusammenhang mit verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen helfen soll. Derzeit ist dies jedoch eher ein wissenschaftlicher als ein therapeutischer Befund. “

Bei der Tiefenhirnstimulation (DBS) wird ein elektrischer Strom kontinuierlich durch ein implantiertes Gerät geliefert. Das Verfahren ist eine etablierte klinische Methode zur Behandlung von Bewegungsstörungen wie Parkinson und wird derzeit auf psychiatrische Erkrankungen wie Depressionen getestet.

Die aktuelle Studie umfasste 14 Epilepsiepatienten am Emory University Hospital, die sich einer intrakraniellen Überwachung unterzogen, einem invasiven Verfahren zur Diagnose des Anfallsursprungs, bei dem Elektroden in das Gehirn eingeführt werden.

Die Ergebnisse zeigen, dass 79 Prozent der Teilnehmer (11 von 14) die Gedächtnistests über Nacht verbesserten, während die restlichen 21 Prozent keine Verbesserung oder Beeinträchtigung zeigten. Die Erkennung der Studienteilnehmer erhöhte sich nur für die stimulierten Bilder und nicht für die Kontrollbilder, die zwischen den stimulierten Bildern angezeigt wurden.

Im Vergleich zu keiner Stimulation lag die Zunahme der Anzahl der genau erkannten Bilder zwischen etwa acht Prozent und mehreren hundert Prozent.

Einige der Patienten hatten aufgrund ihrer Epilepsie bereits eine Gedächtnisstörung; Im Allgemeinen sahen diese Patienten eine größere Wirkung von DBS. Beispielsweise vergaß ein Patient im Wesentlichen alle Kontrollbilder, behielt jedoch ein gutes Gedächtnis für die stimulierten Bilder bei. Ein wesentlicher Effekt wurde jedoch auch bei Menschen beobachtet, die zunächst ein durchschnittliches Gedächtnis hatten.

"Der Durchschnitt war so, als würde die Gedächtnisleistung auf B-Niveau auf ein A steigen", sagte der leitende Autor Dr. Jon T. Willie, Assistenzprofessor für Neurochirurgie und Neurologie an der Emory University School of Medicine , die Operationen an Patienten in der Studie durchgeführt haben.

„Wir sehen dies als Plattform für die weitere Untersuchung der Gedächtnisverbesserung. Die Zeitspezifität ermöglicht viele andere Experimente, da wir wissen, dass es keinen Übertragungseffekt von einem Bild zum nächsten gibt. "

Die Schlüsselrolle, die die Amygdala bei emotionalen Reaktionen und angstassoziiertem Lernen spielt, wurde gut untersucht. Die Wissenschaftler stellten sicher, dass die Amygdala-Stimulation auf einem niedrigen Stromniveau (0,5 Milliampere) blieb und nicht zu emotionalen Reaktionen, einer erhöhten Herzfrequenz oder anderen Anzeichen von Erregung führte. Die Patienten berichteten, dass sie die Stimulation zu keinem Zeitpunkt in der Studie bemerkten.

Die Forscher vermieden auch eine direkte Stimulation des Hippocampus, da sie glaubten, dass dies zu nahe an der Speichermaschinerie selbst liegen würde, beispielsweise wenn ein stromführendes Kabel in das Motherboard eines Computers eingeführt würde.

"Wir haben uns für die Amygdala entschieden, weil wir jahrzehntelang an Nagetieren geforscht haben und gezeigt haben, dass sie modulierend mit mehreren anderen Gedächtnisstrukturen interagiert", sagte der Co-Erstautor Joseph Manns, Ph.D., Associate Professor für Psychologie. "Wir wollten seine endogene Funktion stimulieren, die unserer Meinung nach Salience signalisieren soll - etwas Besonderes -, damit in Zukunft an bestimmte Erfahrungen erinnert wird."

In früheren Untersuchungen hatte Manns bereits herausgefunden, dass die elektrische Amygdala-Stimulation die Fähigkeit von Nagetieren erhöht, Bilder später zu erkennen. Die menschlichen Experimente sollten sehr ähnlich sein, wie die Tests seines Labors mit Nagetieren durchgeführt wurden.

Während des Experiments wurden den Patienten 160 neutrale Objekte gezeigt (emotionale Gesichter wurden beispielsweise ausgeschlossen) und sie wurden gebeten zu sagen, ob die Objekte drinnen oder draußen gehörten.

Bei der Hälfte der Bilder erhielten die Teilnehmer eine Sekunde lang eine Stimulation, nachdem jedes Bild vom Bildschirm verschwunden war. Sie wurden sofort auf die Hälfte der stimulierten Bilder und die Hälfte der nicht stimulierten Bilder und die andere Hälfte am nächsten Tag getestet. Insgesamt wurden 40 neue Bilder als Köder verwendet. Die Wirkung der Stimulation auf die sofortige Erkennung war statistisch nicht stark. Am nächsten Tag waren die Auswirkungen auf stimulierte Bilder jedoch klar.

"Dies ist sinnvoll, da die Amygdala als wichtig für die Speicherkonsolidierung angesehen wird - um sicherzustellen, dass wichtige Ereignisse im Laufe der Zeit bestehen bleiben", sagt Manns.

Quelle: Emory Health Sciences