En kort økt med zapping i hjernen kan reversere effekten av aldring hos eldre voksne, antyder en ny studie.
Teknikken er ikke klar for ikke-eksperimentell bruk ennå, og det er ikke klart hvor lenge fordelene varer. Men studieforfatterne sa at de håper at funnene deres vil sette scenen for å forbedre kognisjon både hos sunne voksne og hos mennesker som opplever Alzheimers og andre typer demens.
"Disse funnene er viktige fordi de ikke bare gir oss ny innsikt i hjernegrunnlaget for aldersrelatert nedgang i arbeidsminnet, men de viser oss også at de negative aldersrelaterte endringene ikke er uforanderlige," sa studieleder Robert Reinhart, en nevrovitenskapsmann ved Boston University.
Funnene ble publisert i dag (8. april) i tidsskriftet Nature Neuroscience.
Arbeidsminne
Reinhart og hans medforfatter, doktorgradsstudent John Nguyen, fokuserte studien på et aspekt av kognisjon som kalles arbeidsminne. Dette er skisseputen til hjernen, sa Reinhart i en pressemelding. Det lar folk holde informasjon i aktiv bruk i noen sekunder om gangen, og letter alle slags viktige oppgaver, fra å utføre mental matematikk til lesing til å ha en samtale. Forskning har vist at arbeidshukommelse er en sentral del av intelligensen, sa Reinhart til reporterne.
Men arbeidsminnet synker over voksen alder. Nedgangen er ikke dramatisk, men den er betydelig nok til at eldre voksne i gjennomsnitt gir dårligere oppgaver på arbeidsminnet enn yngre voksne. Reinhart og Nguyen ville se om de kunne finne ut hvorfor - og kanskje endre den banen.
Forskerne rekrutterte 42 voksne i alderen 20 til 29 år og 42 eldre voksne i alderen 60 til 76 år; forskerne ba deltakerne om å fullføre en arbeidshukommelsesoppgave mens hjerneaktiviteten deres ble overvåket av elektroencefalogram. Oppgaven var et enkelt "finn forskjellene" -spillet, der deltakerne fikk se to veldig like bilder på en skjerm i kort rekkefølge og måtte identifisere hva som var annerledes med det andre bildet. Alle deltakerne var sunne, uten diagnoser av demens eller andre kognitive problemer.
I noen økter gjorde deltakerne oppgaven mens hjernen deres ble lett stimulert med en ikke-invasiv elektrisk metode som ble kalt transkraniell vekselstrømstimulering. Ved å bruke elektroder i hodebunnen pulserte forskerne rytmisk elektrisk stimulering inn i prefrontale og tidsmessige hjerneområder. Kommunikasjon mellom disse regionene, foran og på hjernen, antas å være viktig for arbeidsminnet.
Hjernen booster
Eksperimentet var dobbeltblint, så verken deltakere eller forskere visste når deltakerne fikk hjernestimulering. Annet enn en innledende prikkende følelse i hodebunnen, føles ikke stimuleringen som noe, sa Reinhart. (For å lure deltakerne under svindeløkter ga forskerne dem 30 sekunder med lett elektrisk strøm gjennom elektrodene, og etterlignet denne sensasjonen.) Deltakerne kom inn i forskjellige dager for svindel og virkelige økter, og stimuleringen varte i 25 minutter.
Før en hvilken som helst stimulering presterte eldre voksne mindre bra på arbeidsminneoppgaven enn den yngre kohorten. Nøyaktighet hos yngre voksne var gjennomsnittlig rundt 90%, med score fra høye 80-tallet til nesten 100% riktig. Hos eldre voksne var gjennomsnittet nærmere 80%, med score fra de lave 70-årene til midten av 80-tallet.
Stimulering lukket det gapet. I løpet av omtrent 12 minutter etter starten av hjernestimulering begynte eldre voksne å prestere så vel som den yngre gruppen. Denne forbedringen fortsatte så lenge eksperimentet varte, 50 minutter etter at stimuleringen stoppet.
"Vi så ikke effektene komme ned til baselinjen eller trender til og med ned til basislinjenivå," sa Reinhart. Forskerne har ikke eksperimentert for å se hvor lenge resultatene varer, men resultater fra annen forskning om hjernestimulering antyder at effektene kan vedvare i flere timer, sa han.
I oppfølgingseksperimenter med ytterligere 49 eldre og yngre voksne testet forskerne effekten av hjernestimulering på unge voksne som hadde de laveste arbeidsminnene. De unge fikk også et løft, fant forskerne.
"Jeg tror det er mulig å slags turbo selv normal, sunn kognitiv funksjon, inkludert hos unge mennesker," sa Reinhart.
Synkroniserer opp
Studien ble imponerende utført, sa Walter Paulus og Zsolt Turi, begge kliniske nevrofysiologer ved University Medical Center Göttingen i Tyskland, som ikke var involvert i forskningen. Forskerne sjekket sitt eget arbeid med oppfølgingsprøver av deltakere, noe som øker tilliten til funnene, fortalte Turi til Live Science.
Det er fortsatt arbeid å gjøre, advarte Paulus. Allerede, sa han til Live Science, selger noen selskaper enheter ment å stimulere hjernen gjennom skallen. Men som Reinhart og Nguyens studie viser, trenger hjernestimulering å bli personalisert. Forskerne gjorde mye forarbeid for å sikre at de plasserte elektroder riktig og leverte riktig stimulering for å forbedre hjernens funksjon.
"Hvis du avviker fra protokollen, kan du ende opp med enten ingen resultater eller også i motproduktive resultater," sa Paulus.
Med videre forskning har teknikken imidlertid lovnader om bruk hos pasienter, la han til.
Stimuleringen så ut til å reversere aldringsnedgangen av noen viktige årsaker, sa Reinhart. Først målrettet den smalt den prefrontale cortex og den temporale lobe. Hos unge voksne som bruker arbeidsminnet, synkroniserer disse to områdene rytmene til deres aktivitet. Jo strammere synkroniseringen - et lavfrekvensmønster rundt 8 hertz ser ut til å være det søte stedet - jo bedre arbeidsminne presterer, sa Reinhart.
Hos eldre voksne forsvinner denne stramme synkroniseringen, noe som ser ut til å være roten til arbeidsminnets tilbakegang.
Det fører til det andre viktige trekket ved hjernestimuleringen: dets rytmitet. Forskerne pulserte vekselstrøm skreddersydd for personers naturlige hjernerytmer til disse områdene. I hovedsak får pulsen de to områdene til å snakke igjen.
"Vi synkroniserer disse hjerneområdene som er ukoblet eller ukorrelerte eller mindre synkroniserte hos eldre," sa Reinhart.
De unge voksne som var dårligere med arbeidsminnet, hadde også relativt desynkronisert hjerneskrav, bemerket Reinhart.
De nye funnene er et utgangspunkt, sa Reinhart. Allerede har forskerteamet startet å dytte sine studier på områdene sykdom og forstyrrelse. Forskerne har funnet, men ennå ikke publisert, bevis på at eldre voksne med flere demenssymptomer (men ikke fullblåst demens) viser dårligere hjernesynkronisering i både arbeidsminne- og langtidsminneområder. Dette kan bety at hjernesynkroniseringsteknikken kan være en ikke-invasiv behandling for Alzheimers og andre former for demens, sa Reinhart.
Forskerne har også funnet ut at de kan stimulere hjernen med rytmer som desynkroniserer hjerneområder.
"Det lover godt for neste kliniske trinn, fordi vi vet at det er hjernesykdommer som er preget av hypokonnektivitet, som autisme, schizofreni og Alzheimers, men så er det også lidelser som er preget av for mye hjernekonnektivitet, som Parkinson og epilepsi," sa Reinhart. "begynnelsen på et verktøy som både kan synkronisere og gjøre hjernen din mer koblet, og desynkronisere, og gjøre hjernen mindre koblet."
