October 27th, 2016

Doorbraak in hersenstimulatie

We weten dat onderzoekers onze hersenen kunnen stimuleren met magnetische of elektrische stimulatie om cognitive functies te verstoren of juist verbeteren. Er is nu een doorbraak in dergelijke hersenstimulatie, maar om die te begrijpen moeten we even de basis uitleggen. Zet je brein dus maar even vol open!

 ‘Standaard’ hersenstimulatie

Elektrische stimulatie in huidige vorm bestaat inmiddels al een hele tijd. Een constante stroom van lage intensiteit wordt voor enkele tientallen minuten door een hersengebied gestuurd en beïnvloedt daar hoe makkelijk hersencellen reageren op inputs van andere hersencellen. Neuronen worden dus simpel gezegd ‘gevoeliger’ of ‘minder gevoelig’. Dat is ook de reden dat prestaties op taken zowel verslechterd als verbeterd kunnen worden.

‘Geavanceerde’ hersenstimulatie

Hersengebieden communiceren door middel van hersengolven: fluctuaties van activiteit. Om het makkelijk te houden kunnen we even zeggen dat neuronale ‘gevoeligheid’ dus op en neer gaat met een bepaalde frequentie. Een aantal jaar geleden werd aangetoond dat elektrische hersenstimulatie gebruikt kan worden om hersengolven met een specifieke frequentie te beheersen en versterken. Bijvoorbeeld stimulatie van frontale hersengebieden met 6 Hz, wat wil zeggen dat de elektrische stroom 6 keer per seconde van richting wisselt, kan hersengolven van 6 Hz versterken en daarmee de prestaties op geheugentaken verbeteren. Dat noemen we ‘entrainment’ van hersengolven.

Complexe interacties tussen hersengolven

Een spannende recente ontwikkeling is het idee dat hersengolven van verschillende frequenties met elkaar te maken hebben. Bijvoorbeeld bij het uitvoeren van geheugentaken zijn hersengolven van 6 Hz (dit noemen we ‘theta-golven’) belangrijk, maar ook hele snelle hersengolven van ongeveer 80 Hz (dit noemen we ‘gamma-golven’). Bovendien is er een verband tussen die twee. Het blijkt namelijk dat de snelle gamma hersengolven extra sterk worden steeds als de langzame theta hersengolven op hun piek (het hoogste punt) zitten, en andersom: de gamma hersengolven zijn zwakker als de theta golven juist in hun dal (het laagste punt) zitten. Moeilijk gezegd: de ‘fase’ van theta golven (of de golf net omhoog of net omlaag gaat) moduleert de ‘amplitude’ (grootte) van gamma golven. Dat heet “theta-gamma fase-amplitude koppeling”.

Doorbraak in hersenstimulatie

Een groep Duitse onderzoekers besloot te proberen elektrische hersenstimulatie te gebruiken om die theta-gamma fase-amplitude koppeling te beheersen en versterken. Daartoe dienden ze elektrische stroom toe van in beginsel 6 Hz (entrainment van de theta hersengolven) en stopten ze daar bovenop hele korte perioden (‘bursts’) van elektrische stroom van 80 Hz (entrainment van gamma hersengolven). Cruciaal: die korte ‘gamma bursts’ gaven ze in één conditie steeds op de piek van de theta golven, en in een tweede conditie steeds op het dal van de theta golven.

Ondertussen voerden proefpersonen een geheugentaak uit. De prestaties op de taak werden vergeleken tussen deze condities, een controle conditie met placebo stimulate, en een conditie met enkel 6 Hz entrainment dus zonder gamma bursts.

Spannende resultaten

De resultaten zijn erg spannend. Mensen werden beter in de geheugentaak bij elektrische stimulatie met 6 Hz. Ofwel, de theta hersengolven waren versterkt en dit leidde tot betere geheugenprestaties. De doorbraak was dat 1) de geheugenprestaties niet waren verbeterd als er gamma bursts werden toegevoegd in het dal van de theta golven, en 2) de geheugenprestaties nog meer waren verbeterd als er gamma bursts werden toegevoegd in de pieken van de theta golven.

Het onderzoek toont aan dat theta-gamma fase-amplitude koppeling direct van invloed is op geheugenprestaties, maar even belangrijk: dat elektrische hersenstimulatie deze complexe hersenprocessen kan beïnvloeden en onderzoeken!

 

Geen wonder dat het onlangs werd gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Current Biology.

Auteur: Tom de Graaf
Laat een reactie achter

Please wait... loading