Epilepsie ist eine neurologische Erkrankung, von der schätzungsweise 500.000 Menschen in Deutschland betroffen sind. Bei etwa einem Drittel dieser Patienten zeigen Medikamente keine ausreichende Wirkung, was die Suche nach alternativen Behandlungsmethoden unerlässlich macht. Eine vielversprechende Option stellt die Neurostimulation dar, bei der Hirnschrittmacher eingesetzt werden, um epileptische Anfälle zu reduzieren oder sogar zu verhindern.
Funktionsweise der Hirnschrittmacher
Hirnschrittmacher sind minimalinvasive Geräte, die unter der Kopfhaut platziert werden und elektrische Signale an bestimmte Hirnareale abgeben. Diese Signale können dazu beitragen, die Nervenzellen im Anfallsareal zu stabilisieren und die Wahrscheinlichkeit für Anfälle zu verringern.
Anders als bei der Tiefen Hirnstimulation, bei der Elektroden direkt ins Gehirn eingeführt werden, liegen die Elektroden bei einigen neueren Systemen auf dem Schädelknochen, wodurch das Risiko von Komplikationen deutlich reduziert wird. Die Energieversorgung erfolgt über eine kleine Batterie, die im Brustbereich implantiert wird und über ein feines Kabel mit dem Stimulator verbunden ist.
Vorteile der Neurostimulation
Die Neurostimulation bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Behandlungsmethoden:
- Minimalinvasiver Eingriff: Die Implantation des Hirnschrittmachers erfordert keinen offenen chirurgischen Eingriff ins Gehirn, was das Risiko von Komplikationen reduziert und die Genesungszeit verkürzt.
- Personalisierte Therapie: Die Stimulationsparameter können individuell an die Bedürfnisse des Patienten angepasst werden. Neurologen können die Einstellungen des Neurostimulators von außen programmieren und verändern.
- Verbesserte Lebensqualität: Durch die Reduzierung der Anfallshäufigkeit und -stärke können Patienten mit Epilepsie ein aktiveres und selbstbestimmteres Leben führen.
- Anwendung bei Medikamentenresistenz: Die Neurostimulation ist eine vielversprechende Option für Patienten, bei denen Medikamente keine ausreichende Wirkung zeigen.
- Mögliche Anwendung bei anderen neurologischen Erkrankungen: Die Technologie, die zunächst für Epilepsie-Patienten entwickelt wurde, könnte künftig auch bei anderen neurologischen Erkrankungen eingesetzt werden, wie z.B. zur Rehabilitationsunterstützung nach einem Schlaganfall, zur Behandlung von schweren Depressionen oder von chronischen Schmerzen.
Aktuelle Entwicklungen und Forschung
Die Entwicklung von Hirnschrittmachern zur Behandlung von Epilepsie schreitet kontinuierlich voran. Ein wichtiger Fortschritt ist die Verlängerung der Batterielebensdauer der Neurostimulatoren, wodurch die Häufigkeit notwendiger chirurgischer Eingriffe zum Batteriewechsel reduziert wird.
Lesen Sie auch: Anwendungsbereiche von Gehirnchips
Ein weiterer vielversprechender Ansatz ist die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI) in die Hirnschrittmacher-Technologie. Ziel ist es, beginnende epileptische Anfälle frühzeitig zu erkennen und durch gezielte Stimulation zu unterbrechen, bevor es überhaupt zu einem Anfall kommt.
Forscher am Universitätsklinikum Freiburg untersuchen im Rahmen des Projekts Brain-MEP, wie mittels KI bereits erste Anfallssignale erkannt und durch gezielte Stimulation unterbrochen werden können. Dabei soll über ein sogenanntes Closed-Loop-System die Hirnaktivität anhand eines eingebauten Elektroenzephalogramms (EEG) dauerhaft gemessen werden. Mittels KI sollen dann typische Signale zu Beginn eines Anfalls identifiziert und eine geeignete Stimulation ausgelöst werden.
Beispiele für innovative Hirnschrittmacher
- Easee III (Precisis): Dieser minimalinvasive Hirnstimulator wird unter der Kopfhaut platziert und stimuliert gezielt den epileptischen Fokus im Gehirn. Er kombiniert Hochfrequenzpulse zur akuten Anfallsunterbrechung mit täglichen Gleichstrom-ähnlichen Phasen zur langfristigen Regulierung übererregbarer Gehirnbereiche. Die Batterielebensdauer beträgt bis zu drei Jahre.
- Telepathy (Neuralink): Dieses Implantat, entwickelt von Elon Musks Firma Neuralink, soll es Menschen ermöglichen, allein mit ihren Gedanken einen Computer oder ein Handy zu steuern. Es wird derzeit am ersten Patienten getestet.
Risiken und Herausforderungen
Obwohl die Neurostimulation eine vielversprechende Behandlungsmethode darstellt, sind auch Risiken und Herausforderungen zu berücksichtigen:
- Mögliche Komplikationen: Wie bei jedem chirurgischen Eingriff können auch bei der Implantation eines Hirnschrittmachers Komplikationen wie Blutungen oder Infektionen auftreten.
- Abkapselungsreaktionen: Das Hirngewebe kann sich gegen das Implantat wehren und es mit der Zeit abkapseln, was die Wirksamkeit der Stimulation beeinträchtigen kann.
- Ethische Fragen: Die Entwicklung von Hirn-Implantaten wirft auch ethische Fragen auf, insbesondere im Hinblick auf Datenschutz, Manipulation und die Möglichkeit der Menschenoptimierung.
Die Rolle der Künstlichen Intelligenz
Die Künstliche Intelligenz (KI) spielt eine zunehmend wichtige Rolle bei der Entwicklung und Anwendung von Hirnschrittmachern. KI-basierte Systeme können dazu beitragen, epileptische Anfälle frühzeitig zu erkennen, die Stimulation individuell anzupassen und die Wirksamkeit der Therapie zu verbessern.
Dr. Patrick Reisinger, Data Scientist bei Precisis, erklärt: "Die Idee ist, dass KI die Elektroden in unserem Implantat noch gezielter steuern könnte, basierend auf individuellen Mustern und Gehirnaktivitäten." Das Konzept sei, dass die Künstliche Intelligenz nicht nur die Daten von Patienten verarbeite, sondern selbstständig lerne, wie und wann das Implantat am besten stimulieren soll.
Lesen Sie auch: Gehirnchip-Revolution?
Fallbeispiele und Erfolge
Die Erfolge der Neurostimulation bei der Behandlung von Epilepsie sind vielversprechend. In Zulassungsstudien konnte für viele der behandelten Patienten ein deutlicher Vorteil nachgewiesen werden, was Häufigkeit und Stärke der Anfälle anging. Ein Patient konnte mit dem System sogar auftretende Anfälle akut beenden und damit motorische Anfälle um rund 75 Prozent reduzieren.
Ein Beispiel ist eine Patientin, die seit ihrem neunten Lebensjahr unter epileptischen Anfällen und epilepsiebedingten Fehlwahrnehmungen des Hörens litt. Selbst die Kombination mehrerer antiepileptischer Medikamente zeigte keine Wirkung. Da bei ihr der Anfallsherd in dem Teil des Gehirns liegt, der für das Sprachverständnis wesentlich ist, kam ein chirurgischer Eingriff nicht in Frage. Nach der Implantation eines Hirnschrittmachers konnte sie das Krankenhaus nach wenigen Tagen verlassen.
Lesen Sie auch: Chip-Technologie zur Schlaganfallbehandlung