3.2.1 Transcraniële Magnetische Stimulatie

Inmiddels is de hersenelektrode vervangen door twee andere technieken waarmee de functie van de hersenen kan worden beïnvloed: Transcraniële Magnetische Stimulatie en hersenimplantaten, waaronder brain-computer interfaces (BCI’s). Vanuit de therapeutische hoek zijn bekende, inmiddels in gebruik zijnde voorbeelden, een implantaat in het gehoorsorgaan in het oor of in de hersenen, verbonden met een microfoon, waardoor acoustische signalen via het gehoorsorgaan of direct in de hersenen terecht kunnen komen. Een vergelijkbaar, maar meer experimenteel, voorbeeld is het verbinden van een camera met de optische neuronen in de retina (zenuwcellen in het netvlies in het oog), de nervus opticus (oogzenuw) of de visuele cortex in het occipitale deel van de hersenen (hersendeel dat signalen van het oog binnenkrijgt) bij blinde mensen. [3: D. Yanai, J.D. Weiland, M. Mahadevappa, R.J. Greenberg, I. Fine and M.S. Humayun. Visual performance using a retinal prosthesis in three subjects with retinitis pigmentosa. Am J Ophthalmol. 20070323 ed., 2007, 143, 5, 820-827, https://doi.org/10.1016/j.ajo.2007.01.027.] [4: D. Yanai, J.D. Weiland, M. Mahadevappa, R.J. Greenberg, I. Fine and M.S. Humayun. Visual performance using a retinal prosthesis in three subjects with retinitis pigmentosa. Am J Ophthalmol. 20070323 ed., 2007, 143, 5, 820-827, https://doi.org/10.1016/j.ajo.2007.01.027.] Neuroprothesen zoals BCI’s kunnen ook worden gebruikt om bepaalde eigenschappen te verbeteren. In het huidige decennium beginnen BCI’s onderzocht te worden voor niet-therapeutische doeleinden, waaronder de verbetering van sportprestaties, educatieve doeleinden (de overdracht van gegevens via BCI’s, computersystemen en kunstmatige intelligentie) en welzijn. [5: A. Nijholt, J.L. Contreras-Vidal, C. Jeunet and A. Väljamäe. Editorial: Brain-Computer Interfaces for Non-clinical (Home, Sports, Art, Entertainment, Education, Well-Being) Applications. Frontiers in Computer Science, 2022, 4, February 2022, 1-3, https://doi.org/doi.org/10.3389/fcomp.2022.860619 .]

Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) berust op het opwekken van een elektrische stroom in de hersenen door middel van inductie. Boven het hoofd van een patiënt of proefpersoon wordt een inductiespoel geplaatst, waar doorheen een sterke laagfrequente elektrische wisselstroom wordt geleid, die een elektromagnetisch veld genereert. Hierdoor wordt een stroom in de hersenen geïnduceerd, die leidt tot de activering van neuronen. Zoals we zagen in Hoofdstuk IV.5.3. wordt TMS gebruikt bij het onderzoek naar de pathofysiologie van psychiatrische aandoeningen, wordt toegepast bij de behandeling van depressie en vindt er experimenteel onderzoek plaats naar de mogelijke toepassing ervan bij de behandeling van andere neuropsychiatrische aandoeningen, zoals schizofrenie . [6: M.S. George. Whither TMS: A One-Trick Pony or the Beginning of a Neuroscientific Revolution? Am J Psychiatry, 2019, 176, 11, 904-910, https://doi.org/10.1176/appi.ajp.2019.19090957.]

Daarnaast blijkt TMS ook te kunnen worden gebruikt voor de opwaardering van cognitieve functies bij gezonde mensen. Voorwaarde voor een succesvolle enhancement is dat de effecten voldoende lang aanhouden. De volgende drie toepassingen van TMS kunnen dienen als voorbeelden van enhancement via elektromagnetische prikkeling van de hersenen.

1. Met behulp van signalen met een lage frequentie kan men de creativiteit van mensen verhogen. Er ontstaan dan breintoestanden die kenmerkend zijn voor idiots savants (geleerde dwazen), mensen die lijden aan een autistische stoornis of een mentale retardatie, maar toch over uitstekende vermogens beschikken op een bepaald gebied.
2. Geclaimd wordt dat het met TMS mogelijk is om ‘mystieke bewustzijnstoestanden’ op te wekken. Dit geschiedt, aldus Michael Persinger, door specifieke hersenarealen in de rechter hemisfeer van de hersenen (de lobus temporalis) te stimuleren met een goed getimed, repetitief signaal. Deze onderzoeker gaat ervan uit dat ‘geloof’ en ‘religieuze gevoelens’ capaciteiten van de hersenen zijn die geactiveerd kunnen worden door TMS: onder meer het zonnewonder in Fatima en Mariaverschijningen zouden zijn te verklaren door een stimulatie van de lobus temporalis van de hersenen [7: M.A. Persinger. Religious and mystical experiences as artefacts of temporal lobe function: a general hypothesis. Perceptual en Motor Skills, 1983, 57, 1255-1262.] [8: M.A. Persinger. The neuropsychiatry of paranormal experiences, The Journal of Neuropsychiatry en Clinical Neurosciences. 2001, 13, 515-524.]. De vraag is uiteraard of de ervaringen opgewekt door het stimuleren van de lobus temporalis als authentieke religieuze ervaringen kunnen worden gekwalificeerd.
3. Voorts kan men met TMS de geheugencapaciteit verbeteren en wellicht ook de aandacht verhogen. De achterliggende theorie is dat in wakende toestand data worden gecodeerd in het langetermijngeheugen in de hippocampus en dat tijdens de slaap neurale codes worden geconsolideerd. TMS toegepast in de vroege slaapfase, die met langzame hersengolven gepaard gaat, stimuleert vooral de consolidatie van data (Marshall 2006). Sinds kort past men ook elektrische stimulatie toe tijdens de waakfase. Deze ‘slow oscillation electrical brain stimulation’ (0,75 Hz), die theta-hersengolven opwekt (4-8 Hz), leidt met name tot een betere encodering [9: R. Kirov, C. Weiss, H.R. Siebner, J. Born and L. Marshall. Slow oscillation electrical brain stimulation during waking promotes EEG theta activity and memory encoding. Proc Natl Acad Sci U S A. 20090824 ed., 2009, 106, 36, 15460-15465, https://doi.org/10.1073/pnas.0904438106.].