Weißt du, worin die transkranielle Gleichstromstimulation besteht? Der Forscher Pablo Cruz erklärt uns die Anwendungen der Neuromodulation in der Neurorehabilitation.
Mehr als ein Jahrhundert Forschung ließ vermuten, dass die Lösung des Neun-Punkte-Problems unmöglich sei. Die Aufgabe besteht darin, alle neun Punkte mit vier geraden Linien zu verbinden.
Die Schwierigkeit ist so groß, dass selbst eine Unterstützung durch Hinweise, eine Verlängerung der Bearbeitungszeit oder sogar hundert Versuche die Lösung dieses Problems in den Bereich des Unmöglichen rückten.
Keiner der 22 Teilnehmenden, die an dem Experiment von Chi und Snyder (2012) teilnahmen, war in der Lage, das Neun-Punkte-Problem vor der Anwendung der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) zu lösen. Nach zehn Minuten tDCS konnten jedoch mehr als 40 % der Teilnehmenden das Problem lösen, während niemand aus der tDCS-Placebogruppe vor, während oder nach der Anwendung eine Lösung finden konnte.
tDCS ist eine nichtinvasive Hirnstimulationstechnik, die mithilfe von elektrischem Strom die neuronale Aktivität moduliert, um verschiedene Bereiche des Gehirns zu stimulieren oder zu hemmen. Bei der tDCS wird über mindestens zwei Elektroden ein schwacher elektrischer Strom (0,5–2 mA) zugeführt, wobei sich mindestens eine Elektrode auf der Kopfhaut befindet und die Anwendungsdauer weniger als 30 Minuten beträgt.
Arten der Stimulation
Es gibt zwei Arten der Stimulation: die anodale Stimulation, die die neuronale Aktivität offenbar anregt, und die kathodale Stimulation, die die neuronale Aktivität vermutlich hemmt. Sobald die tDCS angewendet wird, fließt der Strom in einem Anode-Kathode-Kreislauf. Dabei steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Neuronen in der stimulierten Anodenregion feuern. Umgekehrt feuern die Neuronen im stimulierten Kathodenbereich wahrscheinlich seltener.
Die Fachliteratur des letzten Jahrzehnts legt nahe, dass die durch tDCS induzierte Modulation als mögliche Intervention betrachtet wird, die den Lernprozess in verschiedenen Bereichen (kognitiv, motorisch, sensorisch) und bei unterschiedlichen Personengruppen modulieren kann, sowohl bei gesunden Personen als auch bei Menschen mit Erkrankungen wie Demenz oder Schlaganfall. Wir befinden uns jedoch noch in einer experimentellen Phase im Bereich der nichtinvasiven Hirnstimulationstechniken.
Es ist essenziell, Protokolle und Parameter festzulegen, beispielsweise die für die tDCS ausgewählten Stimulationsbereiche, die verwendete Stromstärke, die Größe der Elektroden, die Dauer der Stimulation und die Anzahl der Sitzungen, die erforderlich sind, um therapeutische Effekte zu erzielen, sowie Verhaltens- und Veränderungen der Hirnaktivität zu quantifizieren. Ein besonders interessanter Ansatz ist die Kombination von Behandlungen, bei denen tDCS mit anderen motorischen oder kognitiven Therapien synergistisch eingesetzt wird.
Die Anwendung von tDCS auf einen spezifischen neuronalen Schaltkreis bei gleichzeitiger kognitiver Stimulation könnte bessere therapeutische Effekte erzielen als die Stimulation desselben kortikalen Bereichs, der an dem neuronalen Schaltkreis beteiligt ist, ohne kognitive Stimulation. Zusammenfassend könnte tDCS die synaptische Übertragung in denselben Schaltkreisen stärken, die durch die Durchführung einer kognitiven Übung stimuliert werden.
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Wir können Signale in das Gehirn schreiben
Wir erleben derzeit eine spannende Phase in den Neurowissenschaften: Wir können nicht nur die Signale lesen, die das Gehirn an uns sendet, sondern mithilfe der Neuromodulation auch Signale in das Gehirn schreiben. Heute können wir die Entladungen der Neuronen verändern. Die Anwendungen dieser nichtinvasiven Hirnstimulationstechnik könnten Interventionen in der Neurorehabilitation ermöglichen und bergen ein unbegrenztes Potenzial, um die Funktionsfähigkeit und Lebensqualität von Menschen mit neurologischen Läsionen zu verbessern.
Eine Bewertung der Effekte ist erforderlich
Bevor wir direkt zur Einbindung nichtpharmakologischer Interventionen mit tDCS allein oder in Kombination mit anderen Therapien übergehen, müssen die erzielten Effekte in verschiedenen Bereichen weiter untersucht werden. Dazu gehören der Einsatz von Verfahren der bildgebenden Hirnforschung wie Elektroenzephalografie oder funktioneller Magnetresonanztomografie sowie die Bewertung spezifischer kognitiver Veränderungen durch die angewandte Stimulation oder ihrer Übertragung auf andere kognitive Bereiche. Vor allem muss die Auswirkung gemessen werden, die diese neuromodulatorischen Interventionen auf die Funktionsfähigkeit und die Aktivitäten des täglichen Lebens der behandelten Patientinnen und Patienten haben könnten.
Intensive Therapien in der Neurorehabilitation: nur für motorische Funktionen?
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