Uitzoeken hoe iemands mentale vermogens kunnen worden verbeterd, is al tientallen jaren van groot belang voor psychologie- en neurowetenschappelijke onderzoekers zoals ikzelf. Van het verbeteren van de aandacht in risicovolle omgevingen zoals luchtverkeersleiding tot het revitaliseren van het geheugen bij mensen met dementie, het vermogen om de cognitieve functie te verbeteren kan verstrekkende gevolgen hebben. Nieuw onderzoek suggereert dat het stimuleren van de hersenen zou kunnen helpen bij het bereiken van het doel om de mentale functie te verbeteren.
In het Reinhart-lab aan de Boston University hebben mijn collega’s en ik de effecten onderzocht van een opkomende hersenstimulatietechnologie – transcraniële wisselstroomstimulatie of tACS – op verschillende mentale functies bij zieke en gezonde mensen.
Tijdens deze procedure dragen mensen een rubberen dop waarin elektroden zijn ingebed die zwakke elektrische stromen leveren die met specifieke frequenties naar hun hoofdhuid oscilleren. Door deze gecontroleerde stromen toe te passen op specifieke delen van de hersenen, is het mogelijk de hersenactiviteit te veranderen door neuronen ritmisch te laten vuren.
Waarom zouden ritmisch vurende neuronen nuttig zijn? Onderzoek suggereert dat hersencellen effectief communiceren wanneer ze hun vuursnelheid coördineren. Cruciaal is dat deze ritmische patronen van hersenactiviteit duidelijke afwijkingen vertonen tijdens neuropsychiatrische aandoeningen. Het doel van tACS is om extern ritmische hersenactiviteit op te wekken die een gezonde mentale functie bevordert, vooral wanneer de hersenen deze ritmes niet zelf kunnen produceren.
TACS is echter een relatief nieuwe technologie en de werking ervan is nog onduidelijk. Of het hersenritmes kan verbeteren of verlevendigen om de mentale functie te veranderen, is een kwestie van veel discussie geweest op het gebied van hersenstimulatie. Terwijl sommige onderzoeken bewijs vinden van veranderingen in hersenactiviteit en cognitieve functie met tACS, suggereren andere dat de stromingen die gewoonlijk bij mensen worden gebruikt, mogelijk te zwak zijn om een direct effect te hebben.
Wanneer we geconfronteerd worden met tegenstrijdige gegevens in de wetenschappelijke literatuur, kan het nuttig zijn om een soort onderzoek uit te voeren, een meta-analyse genaamd, die kwantificeert hoe consistent het bewijs is in meerdere onderzoeken. Een eerdere meta-analyse uitgevoerd in 2016 vond veelbelovend bewijs voor het gebruik van tACS bij het veranderen van de cognitieve functie. Het aantal onderzoeken is sindsdien echter meer dan verdubbeld. Het ontwerp van tACS-technologieën is ook steeds geavanceerder geworden.
We wilden een nieuwe meta-analyse uitvoeren van onderzoeken waarbij tACS werd gebruikt om de cognitieve functie te veranderen. Voor zover wij weten, is dit werk de grootste en meest uitgebreide meta-analyse tot nu toe over dit onderwerp, bestaande uit meer dan 100 gepubliceerde onderzoeken met in totaal meer dan 2.800 menselijke deelnemers.
Na het verzamelen van meer dan 300 metingen van de cognitieve functie in verschillende onderzoeken, zagen we een consistente en onmiddellijke verbetering van de cognitieve functie met tACS. Toen we naar specifieke cognitieve functies keken, zoals geheugen en aandacht, zagen we dat tACS de sterkste verbeteringen opleverde in de uitvoerende functie of het vermogen om zich aan te passen aan nieuwe, verrassende of tegenstrijdige informatie.
We zagen ook verbeteringen in het vermogen om op te letten en informatie voor zowel korte als lange tijd te onthouden. Samen suggereren deze resultaten dat tACS bijzonder specifieke soorten cognitieve functies zou kunnen verbeteren, althans op korte termijn.
Om de effectiviteit van tACS te onderzoeken voor degenen die bijzonder kwetsbaar zijn voor veranderingen in de cognitieve functie, hebben we gegevens beoordeeld van onderzoeken met oudere volwassenen en mensen met neuropsychiatrische aandoeningen. In beide populaties hebben we betrouwbaar bewijs gevonden voor verbeteringen in cognitie met tACS.
Interessant is dat we ook ontdekten dat een gespecialiseerd type tACS dat zich op twee hersengebieden tegelijk kan richten en manipuleren hoe ze met elkaar communiceren, de cognitieve functie kan verbeteren of verminderen. Dit bidirectionele effect op de cognitieve functie zou bijzonder nuttig kunnen zijn in de kliniek. Sommige psychiatrische aandoeningen, zoals depressie, kunnen bijvoorbeeld een verminderd vermogen om beloningen te verwerken met zich meebrengen, terwijl andere, zoals een bipolaire stoornis, een overactief beloningsverwerkingssysteem kunnen inhouden. Als tACS de cognitieve functie in beide richtingen kan veranderen, kunnen onderzoekers mogelijk flexibele en gerichte ontwerpen ontwikkelen die inspelen op specifieke klinische behoeften.
Vooruitgang op het gebied van tACS brengt onderzoekers dichter bij het veilig verbeteren van de cognitieve functie op een niet-invasieve manier waarvoor geen medicatie nodig is. Huidig statistisch bewijs in de literatuur suggereert dat tACS veelbelovend is, en een verbetering van het ontwerp zou kunnen helpen om sterkere, langduriger veranderingen in de cognitieve functie teweeg te brengen.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.
