Gesund altern durch Stimulation des motorischen Lernens
Obwohl es eine so vielversprechende Therapiemöglichkeit ist, weiß man überraschend wenig über die nicht-invasive Hirnstimulation und warum sie sich so positiv auf die neuronale Plastizität im Bereich Motorik auswirkt. Mit Hilfe von Fördermitteln aus einem Marie Skłodowska-Curie-Einzelstipendium hat das Projekt Stim-Plast-O eine Form der neuronalen Stimulation untersucht, die transkranielle Gleichstromstimulation. Das Team setzte verschiedene Techniken der Magnetresonanztomographie (MRT) und Analyseverfahren ein, um die neuronalen Prozesse zu identifizieren, die den von der transkraniellen Gleichstromstimulation angeregten Verhaltensänderungen gesunder älterer Erwachsener über 55 zugrundeliegen. „Für uns war das ein wichtiger Schritt bevor Ansätze wie transkranielle Gleichstromstimulation immer häufiger als mögliche Interventionen eingesetzt werden, nicht nur um alters- sondern auch krankheitsbezogene Beeinträchtigungen zu minimieren“, erklärt Dr. Bradley King, wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Projekt Stim-Plast-O. Soll die rechte oder die linke Hirnhälfte stimuliert werden? Wurde die transkranielle Gleichstromstimulation bei gesunden älteren Erwachsenen in der primär-motorischen Rinde angewendet, zeigte sich, dass jeglicher Einfluss auf die motorischen Lernprozesse davon abhing, welche Hirnhälfte stimuliert wurde. Die Stimulation des rechten motorischen Cortex senkte sogar die Leistungsfähigkeit, statt sie zu steigern. Besonders dieses Ergebnis hat weitreichende Folgen für den Einsatz von Stimulationsverfahren. Als Instrument der Neurorehabilitation nach neurologischen Verletzungen, die hauptsächlich einseitig sind (wie z. B. Schlaganfall) könnte die Richtung der beobachteten Stimulationseffekte bei diesen Populationen hirnhälftenspezifisch sein. Während der Ausführung der motorischen Aufgabe konnte transkranielle Gleichstromstimulation interessanterweise die Aktivität in aufgabenrelevanten Hirnregionen modulieren. Außerdem traf dies auch auf Regionen zu, die subkortikal liegen und damit nicht direkt unter der stimulierten Hirnregion. GABA spielt eine Schlüsselrolle Frühere Forschung an jungen Erwachsenen hatte gezeigt, dass eine abnehmende Konzentration der Gamma-Aminobuttersäure (GABA), also des wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitters des zentralen Nervensystems, für Lern- und Erinnerungsprozesse unabdingbar ist und dass die GABA-Konzentration mit transkranieller Gleichstromstimulation wirksam gesenkt werden kann. „Unsere Ergebnisse haben aber gezeigt, dass transkranielle Gleichstromstimulation bei gesunden älteren Erwachsenen die GABA-Konzentration im stimulierten motorischen Cortex nicht verändern konnte“, merkt Dr. King an. Das könnte heißen, dass sich, wenn das alternde Gehirn die GABA-Konzentration nicht modulieren kann, die bekannten altersbezogenen Defizite beim Lernen und Erinnern ergeben. Dieser Interpretation geht das Team weiter nach. Wie es nach Stim-Plast-O weitergeht Die Forscher haben ein umfassendes Neuroimaging-Protokoll abgeschlossen, aus dem sich sehr viele Daten für die Analyse ergeben haben. Diese wird in den nächsten Monaten abgeschlossen. „Dadurch können wir die von motorischem Lernen und Stimulation ausgelösten Veränderungen in der Hirnaktivität, der funktionellen Konnektivität und der Konzentration im neuronalen Stoffwechsel untersuchen, und auch wie diese Prozesse von individuellen Abweichungen in der Hirnstruktur moduliert werden“, erklärt Dr. King. Längerfristig arbeitet das Team an einem Nachfolgeexperiment, mit dessen Hilfe die Randbedingungen für induzierte Verhaltensverbesserungen im Zusammenhang mit transkranieller Gleichstromstimulation bewertet werden können. Obwohl Methoden der Hirnstimulation wie transkranielle Gleichstromstimulation mit Sicherheit ein kraftvolles Instrument sein können, hängt ihre Wirksamkeit von vielen solchen Randbedingungen ab, wie zum Beispiel Stimulationsparametern oder sogar individuellen Variationen in der Hirnstruktur und funktionalen Organisation. „Weitere Forschung ist nötig, um diese Bedingungen vollständig abzuklären. Erst dann können solche Stimulationsmethoden mit größerer Verbreitung zum Einsatz kommen“, so Dr. King abschließend.
Schlüsselbegriffe
Stim-Plast-O, transkranielle Gleichstromstimulation, GABA, Altern, motorische Fähigkeiten, motorisches Lernen, nicht-invasive Hirnstimulation, neuronale Plastizität
