Neurostimulatie verbetert het woordgeheugen – wissenschaft.de

Het stimuleren van de hersenen met milde elektrische prikkels kan de hersenactiviteit en zelfs het geheugen beïnvloeden. In een nieuwe studie onderzochten onderzoekers het effect van het stimuleren van twee hersengebieden bij specifieke wisselstroomfrequenties op het woordgeheugen. Proefpersonen werden gestimuleerd door een elektrodekapje bij het onthouden van de woordenlijst en bij het onthouden ervan. Het bleek dat 20 minuten stimulatie, gegeven op vier opeenvolgende dagen, zowel het werkgeheugen als het langetermijngeheugen van de mensen die bij de woorden betrokken waren, verbeterde – zij het slechts minimaal. Dit effect hield een maand aan.

De regio’s en cellen van onze hersenen communiceren niet alleen via neurotransmitters, maar vooral via elektrische signalen. Ze kunnen worden afgeleid als hersengolven, bijvoorbeeld in een elektro-encefalogram (EEG). Elektro-encefalogram (EEG) opnames laten zien dat verschillende soorten hersengolven nauw verband houden met specifieke functies en bewustzijnstoestanden. Vooral hersengolven in het theta-bereik van vier tot acht Hz en gammagolven met frequenties van ongeveer 30 Hz lijken nauw verband te houden met korte- en langetermijngeheugen, zoals eerdere studies suggereren. Het kortetermijngeheugen is een type werkgeheugen: het houdt informatie maximaal twee seconden vast en heeft een zeer beperkte capaciteit voor woorden. Het zorgt er bijvoorbeeld voor dat we bij het lezen het begin van de zin tot het einde van de zin onthouden. Aan de andere kant is het langetermijngeheugen grotendeels onbegrensd en haalt het relevante informatie uit het hoofdgeheugen voor permanente ‘opslag’. Wetenschappers onderzoeken al lang of gerichte stimulatie van de hersenen met elektrische of magnetische velden deze delen van het geheugen kan versterken en verbeteren – met tot dusver tegenstrijdige resultaten.

Passende en ongepaste stimulus

Daarom hebben Sherri Grover en collega’s van de Boston University nu verschillende experimenten uitgevoerd waarbij ze specifiek twee hersengebieden stimuleren die nauw verbonden zijn met korte- en langetermijngeheugen met zwakke wisselstromen op verschillende frequenties. “We hebben de hypothese getest dat modulatie van theta-ritmes in de inferieure pariëtale kwab het auditieve verbale geheugen op korte termijn verbetert, terwijl modulatie van gammagolven in de prefrontale cortex de auditief-verbale functie van het langetermijngeheugen verbetert”, legt het team uit. Hiervoor kregen in totaal 150 gezonde proefpersonen van 65-88 jaar eenmaal daags een elektrodekapje gedurende 20 minuten, waarbij de pariëtale en frontale kwabben werden gestimuleerd met zwakke wisselstroom.

Een groep proefpersonen kreeg passende stimulatie met een frequentie van theta 4 Hz in de pariëtale kwab en gammagolven van 60 Hz in de prefrontale cortex. In een andere groep werden beide frequenties gewisseld en kreeg de derde groep alleen een schijnbehandeling. Tijdens hersenstimulatie kregen alle proefpersonen in vijf rondes een lijst te horen van 20 woorden om te onthouden. Onmiddellijk nadat ze naar de woordenlijst hadden geluisterd, werd hen gevraagd om in een periode van twee minuten zoveel mogelijk woorden uit de lijst te onthouden en te herkennen. Dit experiment werd vier opeenvolgende dagen herhaald. Voordat de proeven begonnen en een maand later werd een laatste test uitgevoerd waarin het woordgeheugen werd getest naast de cognitieve prestaties op de baseline.

Versterking van verbaal geheugen op korte en lange termijn

Uit de evaluatie bleek dat proefpersonen van wie de pariëtale en frontale kwabben tijdens de taak met de juiste frequentie werden gestimuleerd, significant beter presteerden dan proefpersonen uit de andere twee groepen. Op behandeldagen en een maand later herinnerden ze zich gemiddeld iets meer woorden. “Dit geeft aan dat deze stimulus-geïnduceerde verbeteringen specifiek frequentie- en regio-afhankelijk zijn”, leggen Grover en collega’s uit. Het positieve effect was pas zichtbaar als de stimulatie op de juiste frequentie in het juiste hersengebied werd uitgevoerd. Er werden ook twee afzonderlijke effecten onthuld: gamma-AC-stimulatie van de frontale kwab verbeterde vooral het geheugen van woorden uit het begin van de 20-delige lijst – van een gemiddelde waarschijnlijkheid van 40 procent naar 60 procent van het geheugen. Het team legt uit: “Dit geeft aan dat neurale stimulatie van de prefrontale cortex in de gammagolfband voornamelijk het langetermijngeheugen verbetert.”

Het tweede effect trad specifiek op door de pariëtale kwab te stimuleren met wisselstromen in een laagfrequent theta-ritme. Ze hielpen mensen de laatste vier woorden op de lijst beter te onthouden. De incidentie was ongeveer 70 procent, in de controlegroepen was het slechts ongeveer 50 procent. Dit duidt op een verbetering van het kortetermijngeheugen. “Onze resultaten geven daarom aan dat gerichte modulatie van functioneel gedefinieerde hersengolfritmes de geheugenfunctie bij ouderen kan verbeteren”, schrijven Grover en collega’s. Neurostimulatie lijkt twee verschillende cognitieve functies te beïnvloeden: werkgeheugen en langetermijngeheugen. Vooral oudere volwassenen met een aanvankelijk verminderd cognitief functioneren hadden baat bij stimulatie. Bovendien hielden de positieve effecten van de vierdaagse behandeling ongeveer een maand aan.

Er is nog geen remedie voor dementie

De wetenschappers benadrukten echter ook dat hun experimenten het algemene geheugen niet verbeterden, maar alleen specifieke aspecten van het geheugen. Over het algemeen was het stimuluseffect ook relatief klein en beïnvloedde het bijvoorbeeld alleen woorden aan het begin en einde van woordenlijsten, maar niet het totale aantal onthouden woorden. Het team ziet hun experimenten in eerste instantie vooral als een hulpmiddel voor fundamenteel onderzoek om verder te ontcijferen hoe het menselijk geheugen werkt. In hoeverre deze behandelingen mensen met dementie en andere neurodegeneratieve ziekten kunnen helpen, behoeft nog meer onderzoek. Johannes Levine van het Duitse Centrum voor Neurodegeneratieve Ziekten (DZNE) in München heeft een soortgelijke mening: “We mogen niet vergeten dat de hersenen van dementiepatiënten pathologisch verschillen van die van gezonde mensen. Ik ben dus altijd kritisch wanneer dergelijke studies of vergelijkende studies hoop wekken op de mogelijkheid om een ​​behandelingsoptie te vinden voor cognitieve achteruitgang op oudere leeftijd of voor mensen met dementie”, zegt de neurowetenschapper die niet bij het onderzoek betrokken was.

Bron: Sherri Grover (Boston University, Boston) et al., Natural Neuroscience, doi: 10.1038/s41593-022-01132-3

© wissenschaft.de – Nadia Podebrigar