Sebuah sesi singkat dari kejutan listrik otak dapat membalikkan beberapa efek penuaan pada orang dewasa yang lebih tua, sebuah studi baru menunjukkan.
Teknik ini belum siap untuk penggunaan non-eksperimental, dan tidak jelas berapa lama manfaatnya bertahan. Tetapi penulis penelitian mengatakan mereka berharap bahwa temuan mereka akan mengatur panggung untuk meningkatkan kognisi pada orang dewasa yang sehat dan pada orang yang mengalami Alzheimer dan jenis demensia lainnya.
"Temuan ini penting karena mereka tidak hanya memberi kita wawasan baru ke dalam dasar otak untuk penurunan memori kerja yang berkaitan dengan usia, tetapi mereka juga menunjukkan kepada kita bahwa perubahan terkait usia yang negatif tidak dapat diubah," kata pemimpin studi Robert Reinhart, seorang ahli saraf di Universitas Boston.
Temuan ini dipublikasikan hari ini (8 April) dalam jurnal Nature Neuroscience.
Memori yang bekerja
Reinhart dan rekan penulisnya, mahasiswa doktoral John Nguyen, memfokuskan studi mereka pada aspek kognisi yang disebut memori kerja. Ini adalah buku sketsa otak, kata Reinhart dalam konferensi pers. Hal ini memungkinkan orang untuk menyimpan informasi dalam penggunaan aktif selama beberapa detik pada suatu waktu, memfasilitasi segala macam tugas penting, dari melakukan matematika mental hingga membaca hingga melakukan percakapan. Penelitian telah menunjukkan bahwa memori yang bekerja adalah bagian penting dari kecerdasan, kata Reinhart kepada wartawan.
Tetapi memori yang bekerja menurun seiring dengan usia dewasa. Penurunan ini tidak dramatis, tetapi cukup signifikan bahwa orang dewasa yang lebih tua melakukan lebih buruk, rata-rata, pada tugas-tugas memori kerja daripada orang dewasa yang lebih muda. Reinhart dan Nguyen ingin melihat apakah mereka bisa mengetahui mengapa - dan mungkin mengubah lintasan itu.
Para peneliti merekrut 42 orang dewasa berusia 20 hingga 29 dan 42 orang dewasa yang lebih tua berusia 60 hingga 76; para ilmuwan meminta para peserta untuk menyelesaikan tugas memori kerja sementara aktivitas otak mereka dimonitor oleh electroencephalogram. Tugasnya adalah permainan "temukan perbedaan" yang sederhana, di mana para peserta melihat dua gambar yang sangat mirip di layar secara berurutan dan harus mengidentifikasi apa yang berbeda dari gambar kedua. Semua peserta sehat, tanpa diagnosis demensia atau masalah kognitif lainnya.
Dalam beberapa sesi, peserta melakukan tugas sementara otak mereka dirangsang ringan dengan metode listrik noninvasif yang disebut stimulasi arus bolak-balik transkranial. Menggunakan elektroda di kulit kepala, para peneliti berdenyut stimulasi listrik berirama ke daerah otak prefrontal dan temporal. Komunikasi antara daerah-daerah ini, di bagian depan dan samping otak, dianggap penting untuk memori kerja.
Penguat otak
Eksperimen itu buta ganda, sehingga baik partisipan maupun peneliti tidak tahu kapan partisipan menerima stimulasi otak. Selain sensasi kesemutan pada kulit kepala, rangsangan tidak terasa seperti apa pun, kata Reinhart. (Untuk mengelabui para peserta selama sesi pura-pura, para peneliti memberi mereka 30 detik dari arus listrik cahaya melalui elektroda, meniru sensasi ini.) Peserta datang di hari yang berbeda untuk sesi palsu dan nyata mereka, dan stimulasi berlangsung 25 menit.
Sebelum stimulasi apa pun, orang dewasa yang lebih tua memiliki kinerja yang kurang baik pada tugas memori kerja dibandingkan dengan kelompok yang lebih muda. Akurasi pada orang dewasa muda rata-rata sekitar 90%, dengan skor mulai dari 80-an hingga hampir 100% benar. Pada orang dewasa yang lebih tua, rata-rata mendekati 80%, dengan skor berkisar dari 70-an rendah hingga pertengahan 80-an.
Stimulasi menutup celah itu. Dalam waktu sekitar 12 menit dari permulaan stimulasi otak, orang dewasa yang lebih tua mulai berkinerja sebaik kelompok yang lebih muda. Peningkatan ini berlanjut selama percobaan berlangsung, 50 menit setelah stimulasi berhenti.
"Kami tidak melihat efek turun ke garis dasar atau bahkan tren ke garis garis dasar," kata Reinhart. Para peneliti belum bereksperimen untuk melihat berapa lama hasilnya bertahan, tetapi hasil dari penelitian stimulasi otak lainnya menunjukkan efeknya dapat bertahan selama beberapa jam, katanya.
Dalam percobaan lanjutan dengan 49 orang dewasa yang lebih tua dan lebih muda, para peneliti juga menguji efek stimulasi otak pada orang dewasa muda yang memiliki skor memori kerja terendah. Orang-orang muda itu mendapat dorongan juga, demikian temuan para peneliti.
"Saya pikir itu mungkin untuk jenis turbocharge bahkan fungsi kognitif normal yang sehat, termasuk pada orang muda," kata Reinhart.
Sinkronisasi
Studi ini mengesankan dilakukan, kata Walter Paulus dan Zsolt Turi, keduanya neurofisiologis klinis di University Medical Center Göttingen di Jerman, yang tidak terlibat dalam penelitian. Para peneliti memeriksa pekerjaan mereka sendiri pada sampel tindak lanjut dari peserta, yang meningkatkan kepercayaan pada temuan, Turi mengatakan kepada Live Science.
Masih ada pekerjaan yang harus dilakukan, Paulus mengingatkan. Sudah, katanya kepada Live Science, beberapa perusahaan menjual perangkat yang dimaksudkan untuk merangsang otak melalui tengkorak. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh penelitian Reinhart dan Nguyen, stimulasi otak perlu dipersonalisasi. Para peneliti melakukan banyak pekerjaan awal untuk memastikan mereka menempatkan elektroda dengan benar dan memberikan stimulasi yang tepat untuk meningkatkan fungsi otak.
"Jika Anda menyimpang dari protokol, Anda mungkin berakhir tanpa hasil atau juga dalam hasil yang kontraproduktif," kata Paulus.
Namun, dengan penelitian lebih lanjut, teknik ini menjanjikan untuk digunakan pada pasien, ia menambahkan.
Stimulasi itu tampaknya membalikkan penurunan penuaan karena beberapa alasan utama, kata Reinhart. Pertama, secara sempit menargetkan korteks prefrontal dan lobus temporal. Pada orang dewasa muda yang menggunakan memori kerja mereka, kedua area ini menyinkronkan ritme aktivitas mereka. Semakin ketat sinkronisasi - pola frekuensi rendah sekitar 8 hertz tampaknya menjadi sweet spot - memori kerja yang lebih baik berkinerja, kata Reinhart.
Pada orang dewasa yang lebih tua, sinkronisasi ketat ini lenyap, yang tampaknya menjadi akar dari penurunan ingatan kerja.
Itu mengarah ke fitur kunci kedua dari stimulasi otak: ritme. Para peneliti berdenyut arus bolak-balik yang disesuaikan dengan ritme otak alami seseorang ke daerah-daerah ini. Intinya, nadi membuat kedua area berbicara lagi.
"Kami menyinkronkan area otak ini yang tidak berpasangan atau tidak berkorelasi atau kurang disinkronkan pada orang tua," kata Reinhart.
Orang dewasa muda yang lebih buruk dalam tugas memori kerja juga memiliki obrolan otak yang relatif tidak sinkron, catat Reinhart.
Temuan baru adalah titik awal, kata Reinhart. Sudah, tim peneliti telah mulai mendorong studi ke bidang penyakit dan gangguan. Para peneliti telah menemukan, tetapi belum dipublikasikan, bukti bahwa orang dewasa yang lebih tua dengan lebih banyak gejala demensia (tetapi tidak sepenuhnya demensia) menunjukkan sinkronisasi otak yang lebih buruk di wilayah memori kerja dan memori jangka panjang. Ini bisa berarti bahwa teknik sinkronisasi otak bisa menjadi pengobatan non-invasif untuk Alzheimer dan bentuk lain dari demensia, kata Reinhart.
Para peneliti juga menemukan bahwa mereka dapat menstimulasi otak dengan ritme yang mendesinkronisasi daerah otak.
"Ini menjadi pertanda baik untuk langkah-langkah klinis berikutnya, karena kita tahu bahwa ada gangguan otak yang ditandai oleh hipokonektivitas, seperti autisme, skizofrenia dan Alzheimer, tetapi kemudian ada juga gangguan yang ditandai dengan terlalu banyak konektivitas otak, seperti Parkinson dan epilepsi," kata Reinhart. "Awal dari alat yang dapat menyinkronkan, dan membuat otak Anda lebih terhubung, dan menyinkronkan, dan membuat otak Anda kurang terhubung."
