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Neuartige Methode ermöglicht Früherkennung von kognitivem Verfall

Integration von Musik mit Analyse der elektrischen Gehirnaktivität. Musikalische Tests können geistige Verschlechterung im Alter erkennen Forscher der Universität Tel Aviv haben eine Methode entwickelt, die musikalische Tests und ein tragbares Instrument zur Messung der Gehirnaktivität verwendet, um den kognitiven Rückgang im Alter zu erkennen. Die Methode, die auf der Messung von 15 Minuten elektrischer Aktivität im Gehirn bei einfachen musikalischen Aufgaben basiert, lässt sich den Forschern zufolge von jedem Mitarbeiter in jeder Klinik ohne besonderes Training leicht umsetzen.

Die Forscher: „Unsere Methode ermöglicht eine routinemäßige Überwachung und Früherkennung des kognitiven Rückgangs, um eine Behandlung einzuleiten und eine schnelle, schwere Verschlechterung zu verhindern. Solche prophylaktischen Tests sind für eine Vielzahl von physiologischen Problemen wie Diabetes, Bluthochdruck oder Brustkrebs allgemein anerkannt Krebs; bisher wurde jedoch noch keine Methode entwickelt, um eine routinemäßige, zugängliche Überwachung des Gehirns auf kognitive Probleme zu ermöglichen. Die Forscher weisen ferner darauf hin, dass Tests dieser Art angesichts der zunehmenden Langlebigkeit und der damit verbundenen Zunahme der älteren Bevölkerung besonders wichtig sind.

Die Studie wurde an der Universität Tel Aviv von der Doktorandin Neta Maimon von der School of Psychological Sciences und der Buchmann-Mehta School of Music sowie von Lior Molcho von Neurosteer Ltd unter der Leitung von Prof. Nathan Intrator von der Blavatnik School of Computer Science and the durchgeführt Sagol School of Neuroscience. Weitere Teilnehmer waren: Adi Sasson, Sarit Rabinowitz und Noa Regev-Plotnick vom Dorot-Netanya Geriatric Medical Center. Der Artikel wurde in der Zeitschrift Frontiers in Aging Neuroscience veröffentlicht.

Als Teil der Studie entwickelten die Forscher eine bahnbrechende Methode, die ein tragbares Gerät zur Messung und innovativen Analyse der Elektroenzephalographie (EEG), entwickelt von Neurosteer, und einen kurzen musikalischen Test von etwa 12-15 Minuten, entwickelt von Neta Maimon, kombinierte. Während des Tests wird der Proband mit einem Klebeband mit nur drei Elektroden an der Stirn mit dem tragbaren EEG-Gerät verbunden. Die Versuchsperson führt eine Reihe von musikalisch-kognitiven Aufgaben gemäß hörbaren Anweisungen aus, die automatisch über Kopfhörer gegeben werden. Zu den Aufgaben gehören kurze Melodien, die von verschiedenen Instrumenten gespielt werden, wobei die Probanden verschiedene Aufgaben in unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden darauf ausführen sollen. Drücken Sie zum Beispiel jedes Mal eine Taste, wenn eine Melodie gespielt wird, oder drücken Sie sie nur, wenn die Geige spielt. Darüber hinaus umfasst der Test mehrere Minuten musikalisch geführte Meditation, die das Gehirn in einen Ruhezustand versetzen soll, da dieser Zustand bekanntermaßen auf die Gehirnfunktion in verschiedenen Situationen hinweist.

Neta Maimon, die sich auf musikalische Kognition spezialisiert hat, erklärt, dass Musik einen großen Einfluss auf verschiedene Zentren im Gehirn hat. Einerseits ist Musik dafür bekannt, schnell die Stimmung zu stimulieren, insbesondere positive Emotionen. Andererseits kann Musik in verschiedenen Situationen kognitiv herausfordernd sein und die vorderen Teile des Gehirns aktivieren, insbesondere wenn wir versuchen, uns auf verschiedene Aspekte der Musik zu konzentrieren und gleichzeitig eine bestimmte Aufgabe auszuführen.

Wenn wir diese beiden Fähigkeiten kombinieren, können wir laut Maimon kognitive Tests erstellen, die ziemlich komplex, aber auch angenehm und einfach durchzuführen sind. Darüber hinaus fördert eine positive und einigermaßen rhythmische Musik die Konzentration und die Ausführung der Aufgabe. So hat beispielsweise der berühmte „Mozart-Effekt“, der nach dem Hören von Mozarts Musik verbesserte Leistungen bei Intelligenztests zeigt, eigentlich nichts mit Mozarts Musik zu tun, sondern vielmehr damit, dass Musik eine positive Stimmung erzeugt und uns zu einem solchen Zustand anregt ist optimal für die Durchführung von Intelligenz- und Kreativitätstests.

Dementsprechend stellten die Forscher die Hypothese auf, dass es mit musikalischen Werkzeugen auch möglich wäre, die Probanden in einem Ausmaß herauszufordern, das es ermöglicht, die frontale Aktivität des Gehirns zu testen und ihre Stimmung zu heben, wodurch ihre Leistung im Test verbessert wird, während das Gesamterlebnis ist angenehm.

Die Studie umfasste ein Experiment am Dorot-Netanya Geriatric Medical Center. Neta Maimon: „Jeder, der im Dorot oder in einer anderen geriatrischen Rehabilitationseinrichtung ins Krankenhaus eingeliefert wird, wird einem Standardtest namens „Mini-Mental“ unterzogen, der darauf ausgelegt ist, seinen kognitiven Zustand als routinemäßigen Teil des Aufnahmeprozesses zu bewerten. Der Test wird von einem Ergotherapeuten durchgeführt speziell dafür trainiert und umfasst eine Vielzahl von Aufgaben, zum Beispiel das Aufzählen der Wochentage oder Monate des Jahres rückwärts. Bei diesem Test können bis zu 30 Punkte erreicht werden. Eine hohe Punktzahl zeigt eine normale Wahrnehmung an.

Das Experiment umfasste die Prüfung von 50 älteren Menschen, die in Dorot ins Krankenhaus eingeliefert wurden und beim Mini-Mental-Test 18 bis 30 Punkte erzielten, was auf verschiedene Ebenen der kognitiven Funktion hinweist. Die Teilnehmer führten automatisch die musikalisch-kognitiven Aufgaben durch. Das EEG-Gerät registrierte die elektrische Aktivität im Gehirn während der Aktivität, wobei die Ergebnisse mithilfe von maschineller Lerntechnologie analysiert wurden. Dadurch konnten mathematische Indizes identifiziert werden, die genau mit den Mini-Mental-Testergebnissen korrelierten; Mit anderen Worten, wir haben neue Neuromarker (Gehirnmarker) erhalten, die allein als Indizes für den kognitiven Status des Subjekts stehen können.

Es ist uns tatsächlich gelungen zu zeigen, dass Musik tatsächlich ein effektives Instrument zur Messung der Gehirnaktivität ist. Die Gehirnaktivität und Reaktionszeiten auf Aufgaben korrelierten mit den zerebralen Zuständen der Probanden (korreliert mit dem ihnen zugewiesenen Mini-Mental-Score). Noch wichtiger ist, dass alle, die sich dem Experiment unterzogen haben, berichteten, dass es einerseits das Gehirn herausforderte, andererseits aber sehr angenehm durchzuführen war.

Neta Maimon, School of Psychological Sciences, Universität Tel Aviv

Die Forscher schlussfolgern: „Unsere Methode ermöglicht die Überwachung der kognitiven Leistungsfähigkeit und die Erkennung des kognitiven Rückgangs bereits in frühen Stadien. Alles mit einfachen und zugänglichen Mitteln, mit einem schnellen und einfachen Test, der in jeder Klinik durchgeführt werden kann. Diese Methode ist etwas Besonderes.“ Bedeutung aufgrund der zunehmenden Langlebigkeit und des beschleunigten Bevölkerungswachstums, insbesondere bei älteren Menschen.Heute leiden Millionen von Menschen auf der ganzen Welt bereits oder werden bald unter kognitivem Verfall und seinen schlimmen Folgen leiden, und ihre Zahl wird in Zukunft weiter zunehmen Unsere Methode könnte den Weg zu einer effizienten kognitiven Überwachung der Allgemeinbevölkerung ebnen und so den kognitiven Rückgang in seinen frühen Stadien bei der Behandlung und Prävention von erkennen schwer Rückgang sind möglich. Es wird daher erwartet, dass es die Lebensqualität von Millionen von Menschen auf der ganzen Welt verbessert.“

Keren Primor Cohen, CEO, Ramot bei TAU: „Wir freuen uns, dass ein Unternehmen, das auf einer bei TAU entwickelten Technologie basiert, seine Zusammenarbeit bei kreativer und multidisziplinärer Forschung fortsetzt.
Ramot wird weiterhin neue Technologien fördern und in diese investieren sowie TAU-Forschern helfen, das Potenzial ihrer Forschung zu maximieren.“

Quelle:

Universität Tel Aviv

Referenz:

Molcho, L., et al. (2022) Einkanal-EEG-Funktionen zeigen eine Assoziation mit kognitivem Rückgang bei Senioren, die eine auditive kognitive Bewertung durchführen. Grenzen in der Alterungsneurowissenschaft. doi.org/10.3389/fnagi.2022.773692.

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Daniel Wom

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