Research press release

高齢者の脳領域のリズムを同期させて作業記憶を回復させる

Nature Neuroscience

Synchronizing brain rhythms to restore working memory in older adults

脳の側頭野と前頭前野を特異的なリズムで刺激することで、加齢に伴う作業記憶の低下を回復させられるという新知見を報告する論文が、今週される。

作業記憶とは、あとで用いるために情報を短時間保持する能力のことで、加齢によって低下する。作業記憶は、若年成人において、脳領域内と脳領域間の特異な神経相互作用と関連している。この過程には、前頭前野と側頭野におけるガンマリズムとシータリズムという2種類の神経振動(脳波)のパターンが関係していると考えられている。前頭前野と側頭野のシータリズムの同期も作業記憶と関連しており、前頭前野と側頭野の間の長距離の相互作用を促進する可能性がある。

今回Robert ReinhartとJohn Nguyenは、脳波検査(EEG)を使って、こうした相互作用が高齢者においてどのように変化し、作業記憶とどのように関連しているのかを調べた。著者たちは、非侵襲的な脳刺激手順を実施して、作業記憶と関連する個別の脳波相互作用を調整した。

今回の研究では、42人の若年成人(20~29歳)と42人の高齢者(60~76歳)が、脳の刺激を行った状態と行わない状態で作業記憶課題を行い、その成績が評価された。脳を刺激しない場合、高齢者は若年成人より作業記憶課題の遂行が遅く、正確性も劣っていた。若年成人では、作業記憶課題の遂行中に左側頭皮質におけるシータリズムとガンマリズムの相互作用が増強され、前頭前野と側頭野のシータリズムの同期性が上昇していた。

脳の能動的刺激を受けている間、高齢者の作業記憶課題遂行の正確性は改善され、若年成人並みになった。この効果は、脳の刺激を行ってから50分間持続した。課題遂行の正確性が改善されたことは、左側頭皮質におけるシータリズムとガンマリズムの相互作用の増強と相関しており、左側頭皮質と前頭前皮質のシータ脳波の同期性が上昇していた。

今回の成果は、加齢に伴う認知機能低下を標的とする将来的な介入法の基礎となる可能性がある。

Age-related decline in working memory can be reversed by stimulating temporal and prefrontal brain areas at a specific rhythm, finds a study published online this week in Nature Neuroscience.

Working memory, the ability to briefly hold information for later use, declines with ageing. In younger adults, working memory is linked to specific neural interactions within and between brain regions. This process is thought to involve two patterns of neural oscillation, or brainwaves - named gamma rhythm and theta rhythm - in the prefrontal and temporal areas. Synchronization of the theta rhythm of prefrontal and temporal areas is also linked to working memory and could facilitate long-range interactions between these regions.

Robert Reinhart and John Nguyen used electroencephalography (EEG) to examine how these interactions change in older adults and relate to working memory. They used a noninvasive brain stimulation procedure to modulate individual brainwave interactions associated with working memory.

Forty-two younger adults (aged 20-29) and 42 older adults (aged 60-76) were assessed for their performance in a working-memory task with or without brain stimulation. Without brain stimulation, older adults were slower and less accurate at the working-memory task than younger adults. Younger adults displayed increased interactions between theta and gamma rhythms in the left temporal cortex and increased synchronization of theta rhythms in the frontotemporal regions when doing the working-memory task.

While receiving active brain stimulation, older adults’ working-memory task accuracy improved to resemble that of younger adults, an effect that lasted for 50 minutes after the stimulation was administered. Improvements in task accuracy correlated with increased interactions between theta and gamma in the left temporal cortex, and there was an increase in synchronization of theta brainwaves between left temporal and prefrontal cortex.

These results may provide groundwork for future interventions targeting age-related cognitive decline.

doi: 10.1038/s41593-019-0371-x

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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