Elektrische gehirnstimulation gefunden, um arbeitsspeicher zu verbessern


Elektrische gehirnstimulation gefunden, um arbeitsspeicher zu verbessern

Wissenschaftler haben vielleicht einen Weg gefunden, um die Gehirnkonnektivität zu verbessern. Die Ergebnisse können das kurzfristige Arbeitsspeicher verstärken, und in Zukunft können sie helfen, Hirnschäden bei Patienten mit traumatischen Hirnverletzungen, Schlaganfällen oder Epilepsie zu reparieren.

Verschiedene Hirnscans aus der Studie zeigen, dass die synchrone Stimulation die Gehirnaktivität in den an der Aufgabenperformance beteiligten Regionen erhöht, während die "Synchronisierung" die Hirnregionen mit dem Rest beeinträchtigt.

Bildnachweis: Ines Violante

Unser Gehirn sind komplexe Maschinen, die in der Lage sind, eine beeindruckende Menge an Informationen zu verarbeiten. Damit das Gehirn richtig funktioniert, muss es jedoch alle seine vielen Komponenten in eine koordinierte Anstrengung verbinden.

Wissenschaftlich ist das Gehirn in vier Hauptregionen unterteilt, jedes mit eigenen Unterabschnitten und spezialisierten Funktionen. Einige der Bereiche des Gehirns beschäftigen sich mit der Sprache, manche mit Erinnerung und anderen mit räumlichem Denken oder Bewegung.

Einige kognitive Funktionen sind das Ergebnis der Interkommunikation zwischen verschiedenen Bereichen. Das sogenannte Arbeitsspeicher entsteht aus dem Zusammenspiel verschiedener Netzwerke, und neue Untersuchungen untersuchen die Rolle der Gehirnwellen bei der Synchronisation und Straffung dieser Kommunikation.

Wissenschaftler von Imperial College London (ICL) in Großbritannien nutzten Strom, um das Gehirn zu stimulieren, um seine Wellen der elektrischen Aktivität zu synchronisieren. Als die Forscher - geführt von Dr. Ines Ribeiro Violante, ein Neurowissenschaftler in der Abteilung für Medizin bei ICL - erklären, treten Gehirnwellen auf, wenn verschiedene Neuronen Signale gleichzeitig senden. Der genaue Rhythmus, in dem diese Zellen synchronisieren, kann den Schlüssel für die Durchführung von aufwendigeren Aufgaben halten.

Die neue Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift ELife , Zeigt, dass die Anwendung schwacher elektrischer Stimulation auf das Gehirn dazu beigetragen, verschiedene Teile des Gehirns zu harmonisieren und die Erinnerung der Teilnehmer zu verbessern.

Das Studium der Auswirkungen der elektrischen Hirnstimulation

Violante und Team nutzten eine nichtinvasive Technik namens transkranielle Wechselstromstimulation (TACS), um den Rhythmus des Gehirns zu stören. In TACS wird durch den Schädel wechselnder elektrischer Strom angelegt, um die kortikalen Schwingungen des Gehirns zu modifizieren.

Die Forscher nutzten TACS, um zwei Gehirnregionen, die am Arbeitsspeicher beteiligt waren, zu zielen: der mittlere frontale Gyrus und der untere Parietallappen.

Während ihre Gehirne elektrisch stimuliert wurden, wurden 10 Teilnehmer aufgefordert, eine Reihe von Speicheraufgaben durchzuführen, die sich allmählich in Schwierigkeiten erhöhten. Die elektrische Stimulation wurde abwechselnd in einer unsynchronisierten Weise, synchronisiert oder in schnellen Bursts angewendet.

Die Teilnehmer führten Speicheraufgaben durch, in denen sie sich an die Nummern erinnern mussten, die über den Bildschirm blinken oder mit vorherigen Nummern übereinstimmen. Komplexere Aufgabenstellungen waren dabei, zwei Streicher von Zahlen im Auge zu behalten, da die neue Nummer mit der von zwei Zahlen vorher abgestimmt werden musste.

Synchronisierte Stimulation gefunden, um Arbeitsspeicher zu verbessern

Insgesamt fanden die Wissenschaftler, dass, wenn das Gehirn in einer synchronen Weise stimuliert wurde, die Teilnehmer eine bessere Reaktionszeit auf die Speicheraufgaben hatten. Ihre Leistung verbesserte sich besonders bei den komplexeren Aufgaben, die die Teilnehmer an zwei Sätze von Zahlen erinnern mussten, um sie mit der aktuellen Nummer zu vergleichen.

Die synchronisierten Gehirnwellen schienen die Leistung des Arbeitsspeichers zu verbessern - die Fähigkeit des Gehirns, kleine Bits von Informationen in einer Form zu behalten, die bei der Ausführung bestimmter Aufgaben leicht zugänglich ist. Das Arbeitsspeicher ist verantwortlich für die Erinnerung an tägliche Informationen wie Lebensmittel-Listen oder Telefonnummern.

Was wir beobachteten, ist, dass die Menschen besser waren, als die beiden Wellen den gleichen Rhythmus hatten und gleichzeitig [...] Das klassische Verhalten ist es, die härtere kognitive Aufgabe langsamer zu machen, aber die Menschen haben mit synchronisierter Stimulation schneller und schneller gearbeitet Auf die einfachere Aufgabe [...] Die Ergebnisse zeigen, dass bei der Synchronisierung der Stimulation eine Zunahme der Aktivität in den an der Aufgabe beteiligten Regionen stattfand. Wenn es nicht synchron war, wurde der entgegengesetzte Effekt gesehen."

Dr. Ines Ribeiro Violante

Hirnstimulation könnte zur Behandlung von Hirnverletzungen in der Zukunft verwendet werden

In der Zukunft hoffen die Wissenschaftler, diese Form der Hirnstimulation als Behandlung für Patienten mit traumatischen Hirnverletzungen zu verwenden.

Dr. Violante erklärt, dass eine solche Technik sehr billig ist, so dass die Verwendung in Kliniken in diesem Sinne vorteilhaft wäre. Allerdings können die Besonderheiten der einzelnen Gehirn ein Hindernis bei der Verwendung dieser Form der elektrischen Stimulation als eine weit verbreitete Therapie sein.

"Der nächste Schritt ist zu sehen, ob die Hirnstimulation bei Patienten mit Hirnverletzungen, in Kombination mit Gehirn-Bildgebung, wo Patienten haben Läsionen, die weitreichende Kommunikation in ihrem Gehirn beeinträchtigen", sagt Dr. Violante.

"Die Hoffnung ist, dass es schließlich für diese Patienten verwendet werden könnte, oder auch diejenigen, die einen Schlaganfall erlitten haben oder Epilepsie haben", fügt Dr. Violante hinzu.

David Sharp, Professor für Neurologie in ICL's Department of Medicine und Senior Autor auf dem Papier, auch wiegt auf die Ergebnisse:

Wir freuen uns sehr über das Potenzial der Hirnstimulation, Patienten zu behandeln. Ich arbeite mit Patienten, die oft große Probleme mit dem Arbeitsspeicher nach ihren Kopfverletzungen haben, also wäre es toll, einen Weg zu haben, unsere aktuellen Behandlungen zu verbessern, die nicht immer für sie arbeiten können. Unser nächster Schritt ist, den Ansatz bei unseren Patienten zu versuchen, und wir werden sehen, ob die Kombination mit kognitiver Ausbildung die verlorenen Fähigkeiten wiederherstellen kann."

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