211service.com
Mijn brein op drank
Het is middag op een zonnige dag in San Francisco en ik probeer zo snel mogelijk een dubbele wodka-cranberry te drinken. Ondanks de reputatie van verslaggevers, is drinken niet mijn typische lunchactiviteit. Vandaag bezoek ik neurowetenschapper Alan Gevins, die de afgelopen 40 jaar heeft besteed aan het ontwikkelen van betere manieren om de elektrische signalen die uit onze hersenen komen te analyseren en, op zijn beurt, te bestuderen hoe ons vermogen om te onthouden en op te letten verandert met verschillende medicijnen, met de neurale glitches van ziekte, en met het verval van de leeftijd. Over ongeveer 20 minuten, wanneer de alcohol mijn hersenen in de maximale dronken toestand heeft gebracht, zal het team van Gevins meten hoe het mijn neuronen heeft beïnvloed terwijl ze zich door een reeks geheugentests worstelen.
Hersengolven: Biotechnologieredacteur Emily Singer draagt een pet met EEG-elektroden, ontworpen door Alan Gevins en zijn collega's bij SAM Technology. Het apparaat beoordeelt de hersenfunctie terwijl Singer een reeks speciaal ontworpen computerspellen speelt.
Elektro-encefalografie (EEG) is een decennia-oude technologie die wordt gebruikt om elektrische activiteit te meten die door de hersenen wordt geproduceerd via elektroden die op de hoofdhuid zijn geplaatst. In de afgelopen jaren hebben wetenschappers dankzij verbeterde rekenkracht en steeds geavanceerdere software deze signalen nauwkeuriger kunnen registreren en analyseren, waardoor ze een veel beter inzicht hebben gekregen in de betekenis achter de elektrische stormen in de hersenen. Momenteel wordt EEG zowel klinisch gebruikt, bijvoorbeeld om de bron van aanvallen bij epilepsiepatiënten te identificeren, als voor onderzoek, zoals het karakteriseren van de ritmische activiteit van de hersenen tijdens slaap, ontspanning en concentratie.
Gevins, oprichter van SAM-technologie en het San Francisco Brain Research Institute, heeft een systeem ontwikkeld dat EEG combineert met cognitieve testen – computertests die het geheugen of het vermogen tot multitasken van een persoon beoordelen – om een directere meting te krijgen van het vermogen van de hersenen om te onthouden en op te letten. Hij streeft er nu naar om de technologie op de markt te brengen, met als uiteindelijk doel het te gebruiken om cognitieve achteruitgang nauwkeuriger te beoordelen en medicijnvoorschriften op maat te maken om cognitieve bijwerkingen te minimaliseren. De technologie omvat zowel nieuwe hardware, om elektrische activiteit te meten, als nieuwe software, om die signalen te verwerken.
Eerder onderzoek door de groep suggereert dat drinken schadelijker kan zijn voor ons vermogen om te functioneren dan eerder werd gedacht. De herseneffecten van alcohol blijven twee tot drie uur nadat de gedragseffecten zijn verdwenen, zelfs wanneer het alcoholgehalte in het bloed slechts 0,02 procent is, ongeveer een kwart van de wettelijke limiet voor autorijden in de meeste staten. Je kunt misschien korte uitbarstingen van aandacht oproepen en goed presteren op een korte test, maar de hersenen zijn nog steeds abnormaal, zegt Aaron Ilan, hoofdneurowetenschapper bij SAM Technology. U kunt zich niet volledig concentreren op een taak zoals enkele uren autorijden.
Het team rondt nu een groot onderzoek af naar de effecten van alcohol, marihuana, cafeïne en difenhydramine, het actieve ingrediënt in Benadryl, op gesimuleerd autorijden, evenals op aandacht, werkgeheugen en het vermogen om te multitasken. De bevindingen zouden licht moeten werpen op de cognitieve effecten van deze medicijnen. Hoewel het effect van alcohol op autorijden goed is bestudeerd, geldt hetzelfde niet voor de meeste geneesmiddelen op recept.
Nadat ik de laatste wodka heb opgeslokt, ga ik terug naar de testruimte bij SAM Technology. Eerder die ochtend kreeg ik een speciaal ontworpen zwarte dop met vakken voor sensoren die elektrische activiteit op verschillende plekken op het hoofd detecteren. De headset wordt aangesloten op een kleine versterker, die zijn signalen draadloos via Bluetooth naar een computer in de testruimte stuurt. Het apparaat vangt en verwerkt mijn hersengolven terwijl ik een reeks computerspelletjes speel, zowel nuchter als enigszins dronken. De spellen zijn ontworpen om het werkgeheugen te beoordelen - mijn vermogen om informatie voor een korte tijd in mijn gedachten te houden - en mijn vermogen om te multitasken.
Een uur later laten Gevins en Ilan me de resultaten van mijn testen zien. Hun software analyseert een combinatie van ritmische hersenactiviteit - verschillende frequentieritmes zijn gekoppeld aan verschillende cognitieve toestanden, zoals ontspanning of aandacht - en opgewekte potentiëlen, elektrische signalen die zijn gekoppeld aan specifieke gebeurtenissen in de wereld, zoals het verschijnen van een doelwit in een videogame . Je was gespannen; de alcohol ontspande je erg, zegt Gevins, terwijl hij op het computerscherm plots van mijn hersenactiviteit doorleest.
Na het drinken verbeterden mijn prestaties op de games eigenlijk, waarschijnlijk omdat ik meer had geoefend met het spelen van de game. Maar de EEG-gegevens onthulden de echte impact op mijn hersenfunctie: mijn hersenen moesten harder werken aan de meer gecompliceerde taken na het drinken. En het was langzamer om te reageren op de doelen op het computerscherm. (Mijn reactietijd was eigenlijk sneller, waarschijnlijk omdat mijn motorsysteem meer had geoefend met het raken van de muis. Dus zonder het EEG zou het onmogelijk zijn geweest om het effect op de hersenen te zien.)
Gevins zegt dat een van de meest veelbelovende locaties voor de technologie het begeleiden van voorschrijfbeslissingen zal zijn. Kinderen met aandachtstekortstoornis met hyperactiviteit (ADHD) krijgen bijvoorbeeld vaak stimulerende medicijnen om de aandacht te vergroten, maar artsen vertrouwen meestal op rapporten van ouders en leraren om de effectiviteit van de medicatie te bepalen. Ze worden zelden getest om te bepalen hoe goed de medicatie werkt, zegt Gevins. Een pilotstudie van de groep van Gevins bij kinderen met ADHD suggereert dat EEG snel kan onthullen welke kinderen baat zullen hebben bij Ritalin, een veel voorgeschreven medicijn, en wanneer ze de optimale dosis hebben bereikt. Hij hoopt nu samen te werken met een groter bedrijf om klinische proeven met het apparaat uit te voeren om te bepalen of het kinderen met ADHD echt kan helpen.