Elektrische Hirnstimulation bessert Mathe-Leistung

Oxford – Gegen eine Mathe-Schwäche helfen derzeit nur Nachhilfestunden. Künftig könnte ein Gerät, das schwache elektrische Impulse auf die Kopfhaut abgibt, die Therapie der Dyskalkulie erleichtern. Britische Forscher zeigen in Current Biology (2013; 10.1016/j.cub.2013.04.045), das eine transkranielle Rauschstromstimulation die Ergebnisse eines Mathe-Trainings langfristig verbessert.

Elektrophysiologen wissen seit langem, dass elektrische Impulse auf die Kopfhaut per Induktion die Aktivität der darunter liegenden Nervenzellen beeinflussen können. Therapeutisch genutzt wird dies beispielsweise bei der Elektroschocktherapie von Depressionen. Dabei werden unter Narkose vergleichsweise hohe Stromstärken appliziert, die kurzzeitig das gesamte Gehirn erregen.

Die transkranielle elektrische Stimulation arbeitet dagegen mit Stromstärken im Milli-Ampere-Bereich, die für die Probanden kaum spürbar sind. Die Reichweite ist zwar gering, dafür könnte aber die gezielte Stimulation von Großhirnarealen bestimmte Hirnleistungen beeinflussen.

Das Team um Cohen Kadosh von der Universität Oxford platziert die Elektroden bilateral über dem dorsolateralen präfrontalen Cortex (DLPFC), der bei Lösung von mathema­tischen Aufgaben aktiviert wird. Die Neurophysiologen setzen dabei auf die transkranielle Rauschstromstimulation (tRNS), bei der die elektrischen Impulse mit hoher Frequenz (100–600Hz) abgegeben werden, was laut Kadosh die Wirkung auf die kortikalen Nervenzellen verbessert.

Bei ihren aktuellen Experimenten erhielten 25 Studenten der Universität über 20 Minuten eine tRNS, während sie Mathe-Aufgaben lösen mussten. Eine zweite Gruppe von 26 Studenten erhielt eine Schein-Behandlung. Bei ihnen wurden zwar die Elektroden auf der Kopfhaut platziert. Der Strom floss jedoch nur zu Beginn des Mathetrainings, um den Eindruck einer aktiven Behandlung zu erwecken.

Die Studenten mussten zum einen mathematische Berechnungen auswendig lernen (wie beispielsweise 2 x 17 = 34), zum anderen mussten sie selbst die Lösung von Rechen­aufgaben (wie 32 – 17 + 5) finden. Wie Kadosh berichtet, konnten die Probanden im tRNS-Arm im Verlauf der 5 Übungstermine ihre Leistung im Gedächtnistest verbessern, und sie kamen im Rechentest schneller auf die richtige Lösung. Gleichzeitig kam es zu einer Steigerung der Durchblutung in den DLPFC. Kadosh konnte dies mittels der Nahinfrarotspektroskopie nachweisen, die Auskunft über die Hämoglobinkonzentration im Gewebe gibt.

Sechs Monate später lud Kadosh 12 Probanden erneut zum Rechentest ein. Obwohl sie zwischendurch keine weitere Behandlung erhalten hatten, waren die Ergebnisse im rRNS-Arm immer noch besser als in der Kontrollgruppe. Kadosh vermutet, dass die tRNS eine neuromodulatorische Wirkung hat und die Bildung neuer permanenter Nerven­verbindungen beim Lernprozess erleichtert. Ob diese die Behandlung von Dyskalkulie in einem relevanten Ausmaß verbessern könnte, kann die Untersuchung natürlich nicht zeigen. Dies muss weiteren klinischen Studien überlassen bleiben. Im Prinzip könnte die tRNS auch bei anderen Hirnleistungsschwächen angewendet werden.

rme