En kort session med hjernebinding kan ændre nogle af virkningerne af aldring hos ældre voksne, antyder en ny undersøgelse.
Teknikken er endnu ikke klar til ikke-eksperimentel brug, og det er ikke klart, hvor længe fordelene varer. Men undersøgelsesforfatterne sagde, at de håber, at deres fund vil sætte scenen for forbedring af kognition hos både raske voksne og hos mennesker, der oplever Alzheimers og andre former for demens.
"Disse fund er vigtige, fordi de ikke kun giver os ny indsigt i hjernebasis for aldersrelateret arbejdshukommelsesnedgang, men de viser os også, at de negative aldersrelaterede ændringer ikke er uforanderlige," sagde studieleder Robert Reinhart, en neurovidenskabsmand ved Boston University.
Resultaterne blev offentliggjort i dag (8. april) i tidsskriftet Nature Neuroscience.
Arbejdshukommelse
Reinhart og hans medforfatter, doktorand John Nguyen, fokuserede deres undersøgelse på et aspekt af kognition kaldet arbejdshukommelse. Dette er hjernens skissepude, sagde Reinhart i en presse briefing. Det giver folk mulighed for at holde information i aktiv brug i et par sekunder ad gangen, hvilket letter alle slags vigtige opgaver, fra at udføre mental matematik til læsning til at have en samtale. Forskning har vist, at arbejdshukommelse er en vigtig del af intelligensen, fortæller Reinhart til journalister.
Men arbejdshukommelsen falder over voksenlivet. Faldet er ikke dramatisk, men det er markant nok, at ældre voksne i gennemsnit klarer dårligere på arbejdshukommelsesopgaver end yngre voksne. Reinhart og Nguyen ville se, om de kunne finde ud af hvorfor - og måske ændre den bane.
Forskerne rekrutterede 42 voksne i alderen 20 til 29 og 42 ældre voksne i alderen 60 til 76; forskerne bad deltagerne om at udføre en arbejdshukommelsesopgave, mens deres hjerneaktivitet blev overvåget af elektroencefalogram. Opgaven var et simpelt "find the forskelle" -spil, hvor deltagerne så to meget lignende billeder på en skærm i kort rækkefølge og måtte identificere, hvad der var anderledes ved det andet billede. Alle deltagerne var sunde uden diagnoser af demens eller andre kognitive problemer.
I nogle sessioner udførte deltagerne opgaven, mens deres hjerne blev let stimuleret med en ikke-invasiv elektrisk metode kaldet transkranial vekselstrømstimulering. Ved hjælp af elektroder i hovedbunden pulserede forskerne rytmisk elektrisk stimulering ind i prefrontale og tidsmæssige hjerneområder. Kommunikation mellem disse regioner, foran og ved hjernen, menes at være vigtig for arbejdshukommelsen.
Hjerneforstærker
Eksperimentet var dobbeltblint, så hverken deltagere eller forskere vidste, hvornår deltagerne modtog hjernestimulering. Bortset fra en indledende prikkende fornemmelse i hovedbunden, føles stimuleringen ikke som noget, sagde Reinhart. (For at narre deltagerne under falske sessioner, gav forskerne dem 30 sekunder lys elektrisk strøm gennem elektroderne og efterlignede denne fornemmelse.) Deltagerne kom i forskellige dage til deres falske og virkelige sessioner, og stimuleringen varede i 25 minutter.
Før enhver stimulering presterede ældre voksne mindre godt med arbejdshukommelsesopgaven end den yngre kohort. Nøjagtighed hos yngre voksne var gennemsnitligt ca. 90%, med scoringer i området fra de høje 80'ere til næsten 100% korrekte. Hos ældre voksne var gennemsnittet tættere på 80% med scoringer, der spænder fra de lave 70'ere til midten af 80'erne.
Stimulering lukkede dette hul. Inden for ca. 12 minutter efter starten af hjernestimulering begyndte ældre voksne at prestere såvel som den yngre gruppe. Denne forbedring fortsatte, så længe eksperimentet varede 50 minutter efter, at stimuleringen stoppede.
"Vi så ikke virkningerne komme ned til basislinjen eller endda trending ned til basislinjeniveau," sagde Reinhart. Forskerne har ikke eksperimenteret for at se, hvor længe resultaterne varer, men resultater fra anden forskning i hjernestimulering tyder på, at virkningerne kan vare i flere timer, sagde han.
I opfølgende eksperimenter med yderligere 49 ældre og yngre voksne testede forskerne virkningerne af hjernestimulering på unge voksne, der havde de laveste score for arbejdshukommelse. Disse unge mennesker fik også et løft, fandt forskerne.
"Jeg tror, det er muligt at slags turboladere endda normal, sund kognitiv funktion, også hos unge mennesker," sagde Reinhart.
Synkroniserer
Undersøgelsen blev imponerende udført, siger Walter Paulus og Zsolt Turi, begge kliniske neurofysiologer ved University Medical Center Göttingen i Tyskland, som ikke var involveret i forskningen. Forskerne kontrollerede deres eget arbejde med opfølgende prøver af deltagere, hvilket øger tilliden til resultaterne, fortalte Turi til Live Science.
Der er dog stadig arbejde at gøre, advarede Paulus. Allerede, fortalte han Live Science, sælger nogle virksomheder enheder, der var beregnet til at stimulere hjernen gennem kraniet. Men som Reinhart og Nguyens undersøgelse viser, skal hjernestimulering tilpasses. Forskerne gjorde en masse indledende arbejde for at sikre, at de placerede elektroder korrekt og leverede den rette stimulering for at forbedre hjernens funktion.
”Hvis du afviger fra protokollen, kan du ende med enten ingen resultater eller også med kontraproduktive resultater,” sagde Paulus.
Med yderligere undersøgelser har teknikken dog lovet brug hos patienter, tilføjede han.
Stimuleringen så ud til at vende tilbagegangen i aldring af nogle få centrale årsager, sagde Reinhart. Først målrettede den snævert den præfrontale cortex og den temporale lob. Hos unge voksne, der bruger deres arbejdshukommelse, synkroniserer disse to områder rytmerne i deres aktivitet. Jo strammere synkroniseringen - et lavfrekvent mønster omkring 8 hertz ser ud til at være det søde sted - jo bedre arbejdshukommelse fungerer, siger Reinhart.
Hos ældre voksne forsvinder denne stramme synkronisering, hvilket synes at være roden til arbejdshukommelsens tilbagegang.
Det fører til det andet vigtige træk ved hjernestimuleringen: dets rytmicitet. Forskerne pulserede vekselstrøm skræddersyet til personers naturlige hjernerytmer til disse områder. I det væsentlige får pulsen de to områder til at tale igen.
"Vi synkroniserer disse hjerneområder, der er uafhængige eller ukorrelerede eller mindre synkroniserede hos ældre," sagde Reinhart.
Reinhart bemærkede, at de unge voksne, der var dårligere til arbejdshukommelsesopgaven, havde relativt desynkroniseret hjerneskratter.
De nye fund er et udgangspunkt, sagde Reinhart. Allerede har forskerteamet begyndt at skubbe sine undersøgelser ind i områderne sygdom og lidelse. Forskerne har fundet, men endnu ikke offentliggjort, beviser for, at ældre voksne med flere demenssymptomer (men ikke fuldblæst demens) viser værre hjernesynkronisering i både arbejdshukommelse og langtidshukommelsesregioner. Dette kan betyde, at hjernesynkroniseringsteknikken kan være en ikke-invasiv behandling af Alzheimers og andre former for demens, sagde Reinhart.
Forskerne har også fundet, at de kan stimulere hjernen med rytmer, der desynkroniserer hjerneområder.
"Det giver et godt bud på de næste kliniske trin, fordi vi ved, at der er hjerneforstyrrelser, der er kendetegnet ved hypokonnektivitet, som autisme, schizofreni og Alzheimers, men så er der også lidelser, der er kendetegnet ved for meget hjerneforbindelse, ligesom Parkinsons og epilepsi," sagde Reinhart. "begyndelsen på et værktøj, der både kan synkronisere og gøre din hjerne mere forbundet, og desynkronisere og gøre din hjerne mindre forbundet."
