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Train the Brain with Music : investigating functional and structural neuroplasticity induced by musical training in healthy elderly

Neuroplasticity describes the brain’s ability to adapt its structure and function in response to new experiences. Due to the lifelong implementation of strict training regiments and the complex nature of playing an instrument, musicians are seen as an ideal model to study experience dependent neuroplasticity. This could have implications for older adults, as many of the functions that are known to decline with age are involved in musical training. Because of the rising numbers of elderly people, it is important to find interventions that can promote healthy ageing. Importantly, it has been shown that people who played a musical instrument have higher cognitive abilities later in life and a lower risk of developing dementia.
The current thesis investigates whether learning to play the piano (PP) can induce neuroplasticity in older adults and moreover promote healthy ageing.
Study I focusses on structural connectivity changes after six months of training. Over this time, fornix microstructure remained stable in the PP group. The fornix is thought to play a role in episodic memory and is known to degenerate with age. Overall, this study emphasises the potential of learning to play an instrument later in life to promote healthy ageing. Especially, when taking into account that fornix degeneration has been proposed as a potential biomarker for cognitive decline and dementia.
The next study examines functional connectivity (FC) changes after six and twelve months of interventions. After twelve months, piano participants showed a higher FC between sensorimotor regions, which was associated with an increase in fine motor dexterity. In addition, PP participants showed a higher FC between regions involved in auditory-motor integration, which was complemented by findings suggesting a higher attentional capacity for auditory stimuli after piano training. Altogether, participants showed functional neuroplasticity after one year of piano training with implications for healthy ageing.
Overall, this thesis shows that neuroplasticity is possible in healthy older adults and has the potential to promote healthy ageing.

Trainingspläne und der Komplexität des Instrumentenspiels gelten Musiker als ideales Modell zur Untersuchung der erfahrungsabhängigen Neuroplastizität. Dies könnte Auswirkungen auf ältere Erwachsene haben, da viele der Funktionen, die bekanntermaßen mit dem Alter abnehmen, auch beim Musiktraining eine Rolle spielen. Angesichts der steigenden Zahl älterer Menschen ist es wichtig, Maßnahmen zu finden, die ein gesundes Altern fördern können. Es hat sich gezeigt, dass Menschen, die ein Musikinstrument gespielt haben, im späteren Leben über bessere kognitive Fähigkeiten verfügen und ein geringeres Risiko haben, an Demenz zu erkranken.
In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, ob das Erlernen des Klavierspiels (PP) bei älteren Erwachsenen Neuroplastizität induzieren und darüber hinaus gesundes Altern fördern kann.
Studie I konzentriert sich auf die Veränderungen der strukturellen Konnektivität nach sechsmonatigem Training. Während dieser Zeit blieb die Fornix-Mikrostruktur in der PP-Gruppe stabil. Es wird angenommen, dass der Fornix eine Rolle beim episodischen Gedächtnis spielt und bekanntermaßen mit dem Alter degeneriert. Insgesamt unterstreicht diese Studie das Potenzial des Erlernens eines Instruments in späteren Lebensjahren zur Förderung eines gesunden Alterns. Vor allem, wenn man bedenkt, dass die Degeneration des Fornix als potenzieller Biomarker für kognitiven Abbau und Demenz vorgeschlagen wurde.
Die nächste Studie untersucht die Veränderungen der funktionellen Konnektivität (FK) nach sechs und zwölf Monaten Interventionen. Nach zwölf Monaten wiesen Klavier-Teilnehmer eine höhere FK zwischen den sensomotorischen Regionen auf, was mit einer Verbesserung der feinmotorischen Geschicklichkeit verbunden war. Darüber hinaus wiesen die PP-Teilnehmer eine höhere FK zwischen Regionen auf, die an der auditiv-motorischen Integration beteiligt sind, was durch Befunde ergänzt wurde, die auf eine höhere Aufmerksamkeitskapazität für auditive Stimuli nach dem Klaviertraining schließen lassen. Insgesamt zeigten die Teilnehmer nach einem Jahr Klaviertraining eine funktionelle Neuroplastizität, die sich auf das gesunde Altern auswirkt.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass Neuroplastizität bei gesunden älteren Erwachsenen möglich ist und das Potenzial hat, gesundes Altern zu fördern.

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