In de 18e eeuw lieten Alessandro Volta en Luigi Galvani stroom door de achterpoot van een kikker lopen en zagen dat de poot van de kikker daardoor bewoog. Hoewel dit op het eerste oog een merkwaardig (en ietwat sadistisch) experiment is, toonden ze aan dat elektrische stimulatie invloed heeft op ons lichaam en gedrag. Deze bevinding heeft daarmee een enorme invloed gehad op ons begrip van de werking van zenuwen en de hersenen. Eeuwen later hebben wetenschappers en medici elektrische stimulatie technieken verbeterd. Ze worden inmiddels gebruikt als hulpmiddelen om het verband tussen neurale activiteit en cognitie te onderzoeken. Maar wat heeft dit met taal te maken? In dit blog geef ik een kort overzicht van de manieren waarop elektrische hersenstimulatie ons helpt om taalfuncties -en stoornissen- beter te begrijpen.

Verschillende stimulatie technieken

AnneKosem-01Bij een aantal zeldzame medische behandelingen, zoals het verwijderen van tumoren en behandelen van ernstige vormen van epilepsie, moet een neurochirurg een deel van de schedel verwijderen en een zwakke elektrische stroom de hersenen van een patiënt laten lopen. Deze procedures worden natuurlijk alleen uitgevoerd in het directe belang van de patiënt. Maar, ze geven onderzoekers tegelijkertijd een heel bijzonder inkijkje in de werking van het menselijk brein. Het kan bijvoorbeeld laten zien welke hersengebieden een rol spelen in bepaalde cognitieve vaardigheden zoals taalproductie en -perceptie. Een patiënt kan bijvoorbeeld het vermogen verliezen om op woorden te komen wanneer bepaalde frontale gebieden van de hersenen (het zogenaamde Broca-gebied) worden gestimuleerd.

Maar er bestaan gelukkig ook hersenstimulatie technieken waar geen operatie voor nodig is. Deze zijn minder nauwkeurig, maar ze zijn ongevaarlijk en daarmee kunnen onderzoekers dus ook de hersenactiviteit bij gezonde deelnemers beïnvloeden. Een daarvan is Transcraniële Magnetische Stimulatie (TMS). TMS kan een klein stroompje in de hersenen laten ontstaan door heel kort, en vlakbij het hoofd van een deelnemer, een sterk magnetisch veld te produceren. Omdat het magnetische velden niet worden beïnvloed door de schedel, kan TMS de neurale activiteit van een bepaald hersengebied beïnvloeden.

Een tweede veilige techniek waarmee hersenactiviteit beïnvloed kan worden is zogeheten Transcraniële Stroom Stimulatie (TSS). Bij TSS loopt er stroom tussen twee elektroden op de hoofdhuid. De stroom is heel zwak (meestal ingesteld op ongeveer 1-2 mA, wat ongeveer 1000 keer minder is dan de elektrische stroom die door een iPad-oplader loopt!). TSS geeft minder plaatselijke en minder sterke stimulatie dan TMS. Maar, deze techniek is interessant voor taalonderzoekers omdat het verschillende soorten stimulatie mogelijk maakt (bijvoorbeeld continu of fluctuerend) en het is een volledig stille techniek. Vooral dat laatste maakt het erg geschikt voor onderzoek naar gesproken taal.

TMS_TSS

                     Onderzoeksopzet voor Transcraniële Magnetische (links) en Stroom (rechts) Stimulatie 

Hersenstimulatie in het laboratorium

TMS biedt sterke en plaatselijke stimulatie en kan zo de rol van specifieke hersenregio’s voor taalverwerking testen. Zo hebben neurowetenschappers bijvoorbeeld aangetoond dat TMS in specifieke hersendelen veranderingen in de spraakproductie kan veroorzaken: deelnemers kunnen moeite hebben met hardop tellen als TMS wordt toegepast op frontale en motorische gebieden van de hersenen.

Met TSS is aangetoond dat stimulatie het spraakbegrip beïnvloedt wanneer proefpersonen spraak proberen te verstaan in een rumoerige omgeving.

De toekomst van klinische toepassingen voor transcraniële hersenstimulatie

“We hopen dat in de nabije toekomst TSS een aanvulling zou kunnen zijn op gehoorapparaten”

Verder onderzoek naar TMS en TSS heeft uiteindelijk belangrijke potentiële klinische toepassingen. Met name met betrekking tot gehoor en taalstoornissen. Er is bijvoorbeeld al overtuigend bewijs dat TMS van nut zijn bij de behandeling van afasie zonder significante nadelige effecten. De effecten van TSS op de spraakverstaanbaarheid zijn wellicht relevant voor slechthorenden. We hopen dat in de nabije toekomst TSS een aanvulling zou kunnen zijn op gehoorapparaten.

Toch is het ook belangrijk om te erkennen dat transcraniële hersenstimulatie slechts milde gedragseffecten oplevert. Het is dus geen wondermiddel voor neurologische aandoeningen. Bovendien verschillen de effecten erg per proefpersoon. Voorlopig moeten de conclusies op basis van onderzoek met elektrische hersenstimulatie dus nog met enige voorzichtigheid worden geïnterpreteerd.

Vertaling: Matthias Sjerps

Advertenties