Die Neurologie und Neurochirurgie sind Bereiche, die sich ständig weiterentwickeln und in denen tschechische und slowakische Forscher bedeutende Beiträge leisten. Dieser Artikel beleuchtet einige aktuelle Entwicklungen und Forschungsergebnisse, die das Verständnis und die Behandlung neurologischer Erkrankungen verbessern. Dabei werden sowohl innovative Therapieansätze als auch ethische Überlegungen betrachtet, die mit dem Einsatz neuer Technologien einhergehen.
Tiefe Hirnstimulation und die Parkinson-Krankheit
Die tiefe Hirnstimulation (THS) ist eine etablierte neurochirurgische Technik, die seit etwa 30 Jahren zur Behandlung von Bewegungsstörungen wie der Parkinson-Krankheit eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren werden Elektroden tief in das Gehirn implantiert, um spezifische Hirnareale elektrisch zu stimulieren.
Funktionsweise der THS
Bei der THS schieben Neurochirurgen zwei Elektroden in die Tiefe des Gehirns der Patient:innen. Die anderen Enden der Elektroden laufen in einem Schrittmacher zusammen, der auf Höhe des Schlüsselbeins implantiert wird. Über den Schrittmacher kann dann Strom mit sehr hoher Frequenz von über 100 Hertz ins Gehirn geleitet werden, sodass der Zielort elektrisch stimuliert wird. „Typischerweise stimuliert man die Region Nucleus subthalamicus. Das ist eine Struktur, die bei Parkinson-Erkrankten überaktiv ist und die versucht man in ihrer Funktion zu zähmen“, beschreibt Coenen.
Klinische Anwendung und Erfolge
Die THS kann die Symptome der Parkinson-Krankheit lindern, indem sie die Kommunikation der Nervenzellen reguliert. Coenen schätzt die Erfolgschance der Implantation bei optimal angepasster Stimulation auf etwa 80 Prozent. Und der Erfolg zeige sich auch: „Wir sagen den Patienten, wenn wir anfangen zu behandeln, dass wir die Krankheit um circa fünf Jahre zurücksetzen. Man hat aber dauerhaft gute Effekte mittlerweile bis 15 Jahre nachgewiesen. Aber natürlich ist der Effekt nach 15 Jahren nicht mehr so toll, wie am Anfang“, beschreibt der Neurochirurg. Kliniken wie das Uniklinikum Freiburg, an dem Coenen arbeitet, machen heute 40 bis 60 THS pro Jahr.
Risiken und ethische Bedenken
Die THS ist jedoch nicht ohne Risiken und Nebenwirkungen. „Je ungenauer und unpräziser implantiert wird, desto mehr Probleme mit Nebenwirkungen kann man haben“, erklärt Neumann. „Ähnlich wie bei der medikamentösen Behandlung kann es zu Überbeweglichkeit kommen. Die Verständlichkeit des Sprechens kann sich verschlechtern. Früher soll es Abstoßungsreaktionen des Gehirns gegenüber den Materialien der Elektroden gegeben haben. Für die heute verwendeten Metalle Platin und Iridium ist das aber kein Problem mehr, sagt Coenen. Zudem werden die Elektroden mit Silikon oder dem Kunststoff Polyurethan ummantelt, die der Körper typischerweise nicht angreift. „Es gibt immer mal jemanden, der allergisch drauf reagiert, das ist aber ganz selten“, versichert der Neurochirurg. Stattdessen ergänzt Neumann, dass mögliche Infektionen eine etwas größere Sorge wären. „In seltenen Fällen kann es bei Patient:innen mit geschwächtem Immunsystem zu Infektionen am Implantat kommen.“ Auch könnten im Bereich der Elektroden bei der ersten Implantation temporär Wassereinlagerungen entstehen. „Sie stehen unter Verdacht, vorübergehend für kognitive Defizite zu sorgen.
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Ethische Bedenken sind immer im Kontext der individuellen Therapie zu berücksichtigen“, erklärt der Neurologe Wolf-Julian Neumann in Bezug auf die THS und betont: „Der Zugewinn an Lebensqualität für die Patient:innen steht für uns im Vordergrund.“ Der Neurochirurg Conen ergänzt, dass er die mögliche Impulsivität durch die THS für das größte ethische Problem hält: In wenigen Fällen verhalten sich Patient:innen nach der OP nämlich impulsiver. Und: „Es hat einen Fall in Italien gegeben, wo ein Patient mit einer tiefen Hirnstimulation pädophile Tendenzen gezeigt hat“, erklärt Coenen.
Künstliche Synapsen: Eine Vision für die Zukunft
Eine vielversprechende Vision für die Zukunft der Neurotechnologie ist die Entwicklung künstlicher Synapsen. Diese sollen als Ersatz für beschädigte oder nicht mehr funktionierende Synapsen dienen und so die Kommunikation zwischen Nervenzellen wiederherstellen. Katarzyna Krukiewicz, Professorin für Physikalische Chemie und Polymertechnologien an der Schlesischen Technischen Universität im polnischen Gliwice, forscht an dieser Technologie.
Funktionsweise künstlicher Synapsen
Krukiewiczs Team will nun eine winzige Kapsel bauen, die als Synapsenersatz an beschädigte Nervenzellen implantiert werden soll. Sie soll aus einem weichen Material bestehen, einem Kunststoff. Im Inneren der Kapsel sollen dann die Botenstoffe gelagert sein, so die Vorstellung der Forschenden. Der weiche Kunststoff soll elektrische Impulse empfangen und darauf reagieren können, indem er die Botenstoffe aus dem Inneren der Kapsel freigibt. Bei einer Erregung der Nervenzelle soll er zum Beispiel Dopamin ausschütten, wie eben eine natürliche Synapse - und so letztlich die Kommunikation der Nervenzellen wieder passend regulieren.
Herausforderungen und ethische Implikationen
Die Entwicklung künstlicher Synapsen stellt eine große wissenschaftliche und technische Herausforderung dar. Der Kunststoff soll nun alle wichtigen Eigenschaften vereinen: Er soll biokompatibel - also mit dem Gehirn verträglich sein - zudem elektrisch leitend und so schnell reagieren können wie Nervenzellen. Außerdem soll er möglichst immun gegen Bakterien oder andere Erreger sein, damit keine Infektionen im Gehirn entstehen. Zudem sollen die Botenstoffe durch die elektrische Stimulation an der richtigen Stelle und nur bei Bedarf freigesetzt werden. Und: Die künstliche Synapse darf nur ein paar Nanometer groß sein - wie es eben natürliche Synapsen auch sind.
Auch bei dieser Technologie müssen ethische Bedenken berücksichtigt werden. Es ist wichtig, die Auswirkungen auf die Persönlichkeit und das Verhalten der Patienten sorgfältig zu untersuchen und sicherzustellen, dass die Technologie nur zum Wohl der Patienten eingesetzt wird.
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Aktuelle Forschungsergebnisse und Auszeichnungen
Die Deutsche Gesellschaft für Neurologie (DGN) ehrt regelmäßig herausragende wissenschaftliche Arbeiten im Bereich der Translationalen Neurobiologie. Ein Beispiel hierfür ist die Auszeichnung von Prof. Lucas Schirmer für seine wegweisenden Arbeiten zur Multiplen Sklerose (MS).
Prof. Schirmers Forschungen zur Multiplen Sklerose
Eine wegweisende Arbeit des Preisträgers wurde 2019 in „Nature“ publiziert und hat ganz wesentlich zum pathophysiologischen Krankheitsverständnis der Multiplen Sklerose (MS) beigetragen [1]. Die MS weist in der kortikalen grauen und der subkortikalen weißen Substanz heterogene Läsionsmuster und im Verlauf auch Zeichen der Neurodegeneration auf, die Schirmer mittels Einzelzellkern-RNA-Sequenzierung (snRNA-seq) molekular genauer charakterisieren konnte. Er wies veränderte Genexpressionen in MS-Läsionen in mehreren neuronalen Zelllinien nach und validierte die Ergebnisse mittels Multiplex-in-situ-Hybridisierung. Schirmer und sein Team entdeckten bei der MS nicht nur Schädigungsmuster in neuronalen Zellkörpern, sondern auch in den Nervenfortsätzen (Axone). Wie sich zeigte, führen schon in frühen Stadien ausgeprägte neuronale Stressreaktionen zur fortschreitenden axonalen Degeneration und zum Zelltod von Nervenzellen. Daraus generierte die Arbeitsgruppe die Hypothese, dass eine chronische neuronale Übererregbarkeit eine Rolle spiele.
Die Publikation in der renommierten Zeitschrift „Journal of Clinical Investigation“ sorgte 2023 international für Aufsehen, weil sie die Kaliumkanäle der Ranvier`schen Schnürringe als völlig neues Therapieziel bei MS identifizierte [2]. Mit seiner umfangreichen Expertise bei transgenen neuroinflammatorischen Modellsystemen sowie der Technik der Einzelzellkern-RNA-Sequenzierung und der räumlichen Transkriptomik widmet sich Prof. Schirmer seit einigen Jahren auch entzündlichen Muskelerkrankungen, insbesondere der weitgehend unerforschten Einschlusskörper-Myositis („inclusion body myositis“, IBM), der häufigsten entzündlichen Myopathie älterer Menschen. Im Juli dieses Jahres hat sein Team in „Nature Aging“ eine multizentrische internationale Studie zur IBM veröffentlicht [3], in der man mit dem snRNA-seq-Verfahren, kombiniert mit räumlichen Genexpressionsanalysen, Muskelbiopsien untersuchte und bislang unbekannte molekulare Veränderungen entdeckte.
Bedeutung für die Therapie
„Mit seiner Forschung hat Prof. Schirmer entscheidend zu einem besseren Verständnis neuroinflammatorischer Erkrankungen beigetragen und gleich mehrere neue, vielversprechende Therapietargets identifiziert. Seine Publikationen sind wissenschaftliche Meilensteine der Neuroimmunologie und fanden auch international große Beachtung“, erklärte Laudator und DGN-Kongresspräsident Prof. Dr.
Neurochirurgie in den Sana Kliniken Duisburg
Die Neurochirurgie der Sana Kliniken Duisburg zählt zu den großen neurochirurgischen Fachkliniken in Deutschland und verfügt über eine langjährige Expertise in allen Bereichen des Fachgebiets. Das Team um Prof. Scholz versorgt jährlich ca. 3000 Patienten stationär in 3-4 Sälen und mehr als 7000 Patienten ambulant. Neben den täglichen Ambulanzen bietet die Neurochirurgie Spezialsprechstunden für Tumor- und Kinderneurochirurgie, Neuromodulation sowie für Gefäß- und Wirbelsäulenerkrankungen an.
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Spezialisierungen und Schwerpunkte
Die Klinik für Neurochirurgie in den Sana Kliniken Duisburg unter der Leitung von Prof. Dr. med. Martin Scholz ist auf verschiedene Bereiche spezialisiert:
- Neuroonkologisches Zentrum: Seit 2015 sind die Sana Kliniken Duisburg von der DGNC (Deutsche Gesellschaft für Neurochirurgie) als Klinik für Neurozentrum zertifiziert. Es ist international anerkannt und versorgt unter anderem zahlreiche Patienten aus dem Ausland. Ziel des Zentrums ist es, für Patienten mit Hirntumoren, spinalen und Orbita-Tumoren sowie Tumoren des peripheren Nervensystems interdisziplinär eine optimale Behandlungsstrategie festzulegen.
- Schädelbasischirurgie und Orbitachirurgie: Eingriffe im Bereich der Schädelbasis und der Orbita gelten als besonders anspruchsvoll. Normalerweise werden verschiedenartige gutartige oder bösartige Tumore insbesondere Akustikusneurinome therapiert.
- Neurovaskuläre Chirurgie: Ein weiterer klinischer und wissenschaftlicher Schwerpunkt von Prof. Scholz ist die Neurovaskuläre Chirurgie. Hier besteht eine jahrelange Expertise in der operativen Behandlung von geplatzten und zufällig entdeckten Aneurysmen und anderen Gefäßerkrankungen wie arteriovenöse Malformationen (AVM), AV-Fisteln und Kavernomen.
- Wirbelsäulenchirurgie: Prof. Scholz ist ebenso im Bereich der Wirbelsäulenchirurgie versiert und beherrscht ein breites Operationsspektrum. Bandscheiben-Operationen im Bereich der Lendenwirbelsäule werden seit längerer Zeit vollendoskopisch angeboten.
- Kinderneurochirurgie: Die Kinderneurochirurgie ist eine eigene Sektion der Klinik, die unter Supervision von Prof. Scholz mit drei spezialisierten Kinderneurochirurgen in die Pädiatrische Klinik integriert ist. Besonderer Schwerpunkt ist hier die endoskopische Kraniosynostosenchirurgie, tethered Cord sowie andere spinale Mißbildungen sowie komplexe Tumore und AVMs bei Kindern.
- Schmerzchirurgie und periphere Nervenchirurgie: Die Spezialsprechstunde für Neuromodulation bei komplexen Schmerzsyndromen und -symptomen ist ein weiterer Schwerpunkt der Neurochirurgie Duisburg. Vor allem bei Trigeminusneuralgie kann eine neurochirurgische Intervention helfen.
Leitbild und Ziele
Leitbild und oberstes Ziel von Prof. Scholz und seinem Team ist es, allen Patienten jederzeit die bestmögliche Therapie zukommen zu lassen. Ein besonderes Augenmerk legt Prof. Scholz auf die mikrochirurgische Qualität sowie den Informationsfluss zum Patienten und zu seinen Angehörigen. Er vertritt die Ansicht, dass neben der ärztlichen Kunst ein vertrauensvolles Arzt-Patienten-Verhältnis unerlässlich ist, damit sich die Patienten wohl und aufgehoben fühlen.
Fazit
Die Neurologie und Neurochirurgie sind dynamische Felder, in denen kontinuierlich neue Erkenntnisse gewonnen und innovative Therapien entwickelt werden. Tschechische und slowakische Forscher leisten hierzu wichtige Beiträge, die das Verständnis und die Behandlung neurologischer Erkrankungen verbessern. Die tiefe Hirnstimulation und die Entwicklung künstlicher Synapsen sind vielversprechende Technologien, die jedoch auch ethische Fragen aufwerfen. Die Forschungsergebnisse von Prof. Schirmer zur Multiplen Sklerose haben neue Therapieziele identifiziert, und die Neurochirurgie der Sana Kliniken Duisburg bietet ein breites Spektrum an spezialisierten Behandlungen. Es bleibt spannend zu beobachten, wie sich diese Bereiche in Zukunft weiterentwickeln werden.
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