Das menschliche Gehirn ist ein faszinierendes und komplexes Organ, das unser Denken, Verhalten und Empfinden steuert und beeinflusst. Es ist für viele kognitive Funktionen verantwortlich und seine Plastizität ermöglicht es, sich an neue Herausforderungen und Erfahrungen anzupassen. Die Forschung über das Gehirn hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht und zu neuen Erkenntnissen über seine Funktionsweise und die Behandlung von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen geführt.
Die Tiefen der Wahrnehmung: Wie das Gehirn visuelle Reize verarbeitet
Li Zhaoping vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen erforscht, wie verschiedene Gehirnareale bei der Verarbeitung visueller Reize zusammenwirken. Ihre Studie zeigt, dass bestimmte widersprechende visuelle Signale für die Wahrnehmung von räumlicher Tiefe vom Gehirn unterdrückt werden, wenn es dafür genügend Zeit hat. Menschen sind gut darin, räumliche Tiefe visuell wahrzunehmen, da das rechte und linke Auge die Umgebung aus leicht verschiedenen Perspektiven wahrnehmen und das Gehirn diese Unterschiede als Hinweise auf Nähe und Ferne interpretiert.
Stereogramme nutzen dieses Phänomen, indem sie dem linken und rechten Auge leicht unterschiedliche Bilder zeigen, wodurch das Gehirn Tiefe wahrnimmt. Random-Dot-Stereogramme sind einfache Versionen davon, die aus Punktmustern bestehen. Bei manchen Punktpaaren stimmen die Positionen überein, bei anderen sind sie leicht versetzt, was als unterschiedliche Entfernung interpretiert wird.
Neuronale Aktivität und Tiefenwahrnehmung
Im primären visuellen Kortex reagieren unterschiedliche Neuronen auf "nah" und "fern". Interessanterweise kehrt sich diese Reaktion um, wenn ein schwarzer und ein weißer Punkt ein Paar bilden. Li Zhaoping wollte herausfinden, welche Rolle höhere Sehzentren bei der Tiefenwahrnehmung spielen.
Experimente mit widersprüchlichen Signalen
Versuchspersonen sahen Stereogramme mit einer zentralen Scheibe vor einem Ring. In einigen Stereogrammen wurden die Schattierungen mancher Punkte in der Scheibe so verändert, dass schwarz-weiße Paare entstanden, die widersprüchliche Signale an die höheren Sehzentren schickten. Überraschenderweise war die Tiefenwahrnehmung nur bei kurzer Betrachtungsdauer beeinträchtigt.
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Feedback von höheren Sehzentren
Die Ergebnisse stützen die Hypothese, dass bei widersprüchlichen Daten die Signale zunächst einfach addiert werden, was die Erkennung erschwert. Mit genügend Zeit greifen jedoch die höheren Sehzentren ein und erstellen ein synthetisches Input-Bild, das an den primären visuellen Kortex zurückgemeldet wird, um die Originaldaten zu korrigieren. Dieses Feedback-Modell schaltet die verwirrenden Signale der schwarz-weißen Punktepaare aus und ermöglicht eine deutliche Wahrnehmung der Scheibe.
Tiefe Hirnstimulation: Eine Revolution in der Behandlung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen
Die tiefe Hirnstimulation (THS), umgangssprachlich auch als "Hirnschrittmacher" bezeichnet, ist eine Behandlungsmethode, die bei verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen eingesetzt wird. Dabei werden dünne Elektroden ins Gehirn eingesetzt, die elektrische Impulse abgeben und so die Krankheitssymptome lindern.
Funktionsweise und Einsatzgebiete
Die THS arbeitet über eine (meist) kontinuierliche hochfrequente elektrische Stimulation von Kerngebieten des Gehirns. Es wird angenommen, dass über diese hochfrequente Stimulation eine Hemmung des Kerngebietes stattfindet, die sich daraufhin auch auf das gesamte Netzwerk der Basalganglien auswirkt. Die THS ist fest etabliert bei Morbus Parkinson, Dystonien, essentiellem Tremor und anderen Zitter-Erkrankungen. Sie wird von uns bei folgenden Erkrankungen regelmäßig eingesetzt:
- Fortgeschrittener idiopathischer Morbus Parkinson
- Zitter-Erkrankungen, die mit Medikamenten nicht zufriedenstellend behandelt werden können
- Dystonien; insbesondere solche, die den ganzen Körper betreffen (generalisierte Dystonien)
- Tardive Dystonien (bestimmte, durch Medikamente ausgelöste Formen)
- In Einzelfällen segmentale Dystonien wie Torticollis oder Meige-Syndrom
Bei weiteren neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen (zum Beispiel schwere therapieresistente Depressionen, therapieresistente Epilepsien, Tourette-Syndrom, Zwangserkrankungen) wird die Tiefe Hirnstimulation derzeit erprobt.
Die Suche nach den richtigen Verbindungen: Eine Landkarte gestörter Netzwerke im Gehirn
Neurologische und neuropsychiatrische Erkrankungen weisen ein breites Spektrum unterschiedlichster Symptome auf, die auf fehlerhaft funktionierende Verbindungen von Gehirnregionen zurückzuführen sind. Die tiefe Hirnstimulation spricht solche Fehlfunktionen an und kann maßgeblich Symptome in verschiedenen Bereichen lindern. Ein internationales Team um Prof. Andreas Horn und Dr. Ningfei Li hat die Daten von Patient:innen weltweit analysiert, denen feine Elektroden zur Hirnstimulation implantiert worden waren, um exakte therapeutische Zielregionen im Gehirn aufzuzeigen. Entstanden ist eine einzigartige Landkarte gestörter Netzwerke im Gehirn.
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Ein vermeintliches Paradoxon
Die Forschenden gingen einem vermeintlichen Paradoxon nach: Der subthalamische Kern, eine Region im Zwischenhirn, gilt als ein effektives Zielgebiet der tiefen Hirnstimulation zur symptomatischen Behandlung des Parkinsonsyndroms und der Dystonie. Dieselbe Hirnregion hat sich jüngst auch als erfolgreiches Zielgebiet zur Behandlung neuropsychiatrischer Störungsbilder herauskristallisiert, beispielsweise von Zwangserkrankungen oder Tic-Störungen. Es stellte sich also die Frage, wie ein so kleiner Kern von ungefähr einem Zentimeter Länge effektiv in der Behandlung von Symptomen derart unterschiedlicher Hirnfunktionsstörungen sein kann.
Das "Dysfunktom"
Die Analyse der Daten von 534 implantierten Elektroden zur tiefen Hirnstimulation bei 261 Patient:innen aus der ganzen Welt ergab, dass für jede der vier Störungen spezifische Schaltkreise fehlerhaft funktionierten. Sie waren mit den entsprechenden Regionen im Vorderhirn verbunden, die eine wichtige Rolle für Bewegungsabläufe, Verhaltenssteuerung oder Informationsverarbeitung spielen. In Anlehnung an die Begriffe des Konnektoms und des Genoms haben die Forschenden hierfür den Begriff des menschlichen "Dysfunktoms" geprägt, der die Gesamtheit aller gestörten Hirnschaltkreise beschreiben soll, die als Folge von Netzwerkerkrankungen auftreten können.
Erste Behandlungserfolge
Die Erkenntnisse sind bereits ersten Patient:innen zugutegekommen. Durch Feinabstimmung und eine präzise Platzierung der Elektroden ließen sich unter anderem die Symptome schwerer, behandlungsresistenter Zwangsstörungen lindern.
Interdisziplinäre Behandlung von Bewegungsstörungen
Die THS stellt eine mittlerweile fest etablierte Behandlung von Bewegungsstörungen dar. Seit ihrer Erstanwendung in den späten 1980er Jahren wurde die THS weltweit bei ca. 85.000 Patienten durchgeführt - die meisten Patienten wurden aufgrund einer Parkinson-Erkrankung operativ behandelt.
Wirkungsweise der Tiefen Hirnstimulation
Trotz dieser mittlerweile breiten Anwendung der THS zur Behandlung neurologischer und auch psychiatrischer Erkrankungen ist die Wirkweise der THS bislang nicht geklärt. Wichtig ist, dass die THS durch die Modulation von Netzwerken nur eine symptomatische Behandlung ist, d.h. nach heutiger Kenntnis nur die Symptome reduziert, aber keinen Einfluss auf das Vorhandensein oder Voranschreiten der zugrunde liegenden Erkrankung hat. Daher ist der Effekt der THS auch reversibel: nach Ausschalten des Stimulators stellt sich ein Zustand ein, wie er zu diesem Zeitpunkt ohne Stimulation wäre.
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Indikationen der Tiefen Hirnstimulation
Die THS ist zur Behandlung vieler neurologischer Erkrankungen bereits zugelassen. Die Therapiemöglichkeit anderer neurologischer aber auch psychiatrischer Erkrankungen werden derzeit in Studien und kleineren Fallserien untersucht. Etabliert hat sich die THS zur Behandlung des Morbus Parkinson; hier wird als Zielpunkt meist der sogenannte Nucleus subthalamicus (STN) verwendet, ein Kerngebiet in den Basalganglien, das durch die Erkrankung überaktiv ist. Alternativ kommt zur Behandlung von Überbeweglichkeiten (Dyskinesien) in der Spätphase der Parkinsonerkrankung als Zielpunkt der Globus pallidus internus (GPi) in Frage. Zur Behandlung eines Parkinson-Tremors wie auch des Essentiellen Tremors hat sich als Zielpunkt der sogenannte Nucleus ventralis intermedius (VIM) des Thalamus bewährt. Die generalisierte und segmentale Dystonie wird durch eine THS im GPi behandelt. Weitere Studien zu dem gleichen Zielpunkt laufen aktuell für tardive Dyskinesien, einer Spätkomplikation nach Behandlung mit sogenannten Neuroleptika, und zeigen auch nach unseren eigenen Erfahrungen einen guten Effekt. Ebenso werden Untersuchungen zur THS bei Chorea Huntington (Chorea major) durchgeführt.
Zugelassen ist die THS auch zur Behandlung der fokalen Epilepsie. Hierbei wird im sogenannten anterioren Thalamus stimuliert. Neben diesen neurologischen Erkrankungen werden seit einigen Jahren zunehmend psychiatrische Erkrankungen mit der THS behandelt. Diese ist zur Behandlung von Zwangserkrankungen bereits zugelassen, vielversprechende Ergebnisse zeigen sich auch in kleineren Studien bei Patienten mit chronischer Depression.
Wirkung der Tiefen Hirnstimulation auf klinische Symptome
Die zu erwartende Wirkung auf die klinische Symptomatik ist zum einen von dem Zielpunkt, zum anderen von der zugrunde liegenden Erkrankung abhängig. Sowohl die Muskelsteifigkeit (Rigor) als auch die Bewegungsarmut (Hypokinese / Bradykinese) sowie das Zittern (Tremor) beim Morbus Parkinson werden bei einer THS im Nucleus subthalamicus (STN) effektiv behandelt; weniger gut sprechen die axialen Symptome des M. Parkinson (Gangunsicherheit, Haltefunktionen, Schlucken, Sprechen …) an. Die THS im Nucleus ventralis intermedius (VIM) des Thalamus zur Behandlung vieler Tremorformen wirkt nur auf den Tremor allein und führt daher nicht zu einer Reduktion der Begleitsymptome (wie Ataxie, Rigor, Bradykinese, Dystonie …). Durch eine Stimulation des Globus pallidus internus (GPi) können dystone Bewegungsstörungen, der dystone Tremor, tardive Dyskinesien und Dyskinesien beim Morbus Parkinson effektiv reduziert werden. Eine Stimulation des anterioren Thalamus reduziert die Anfallshäufigkeit bei Patienten mit fokaler Epilepsie.
Notwendige Abklärung vor dem operativen Eingriff
Aufgrund von möglichen Nebenwirkungen ist in Abhängigkeit von Zielpunkt und Erkrankung eine ambulante oder stationäre Abklärung zur Selektion der geeigneten Patienten notwendig. Stationär werden in der Regel Patienten mit Morbus Parkinson oder einer Dystonie abgeklärt. Neben der Dokumentation der klinischen Symptomatik im tageszeitlichen Verlauf über den stationären Beobachtungszeitraum wird eine Bildgebung des Gehirns (Kernspintomographie ), neuropsychologische Testungen (Gedächtnistests), eine Vorstellung bei einem Psychiater zum Ausschluss einer schwerwiegenden psychiatrischen Erkrankung, apparative Zusatzuntersuchungen sowie das Ansprechen der Symptome auf verschiedene Medikamente durchgeführt, um Argumente für und wider eine Operation zu sammeln. Die Patienten werden gegen Ende des stationären Aufenthalts in einer interdisziplinären Konferenz (MoDis-Konferenz) gemeinsam mit den Kollegen der Sektion für Stereotaktische Neurochirurgie ausführlich besprochen und das individuelle Operationsrisiko gegen den möglichen Gewinn durch diesen Eingriff abgewägt. Die Entscheidung, ob eine THS-Operation stattfinden kann oder nicht, ist daher immer ein interdisziplinärer Konsens.
Ablauf einer stereotaktischen Operation zur Tiefen Hirnstimulation
Die THS-Operation wird durch die Ärzte der stereotaktischen Neurochirurgie durchgeführt, sie dauert insgesamt ca. 6 Stunden. Am Operationstag wird zunächst ein stereotaktischer Ring am Schädelknochen nach vorangegangener örtlicher Betäubung befestigt. Dieser Ring dient der Planung und Navigation des Neurochirurgen. Anschließend wird eine Computertomographie des Schädels veranlasst. Diese Bilddaten werden mit Daten aus einem vor dem Operationstag angefertigten Kernspintomogramm in Übereinstimmung gebracht. So erhält man die gute Auflösung des Kernspintomogramms mit Darstellung der Gefäße in Kombination mit dem stereotaktischen Ring. Hierdurch kann eine Planung des Zugangswegs zu dem jeweiligen Kerngebiet des Gehirnes unter Berücksichtigung der Gefäßverläufe erfolgen. Diese Prozedur ist wichtig, um die Komplikationsrate des Eingriffs minimal zu halten. Nach Planung wird ein zusätzlicher Bügel am stereotaktischen Ring befestigt, der die Navigation ermöglicht.
Nach örtlicher Betäubung erfolgt zunächst ein Hautschnitt, danach wird ein Loch mit ca. 8 mm Durchmesser in die Schädeldecke gebohrt. Anschließend werden 2 bis 5 Mikroelektroden in das Gehirn eingeführt (das Gehirn selbst kann keinen Schmerz empfinden), die elektrische Ableitungen aus dem Kerngebiet ermöglichen und so eine Orientierungshilfe für den Neurochirurgen bieten. Über diese Mikroelektroden erfolgt auch eine Teststimulation, um den Effekt der THS auf die jeweiligen Symptome zu untersuchen. Gemeinsam mit dem Patienten wird so der optimale Stimulationsort detektiert und die endgültige Stimulationselektrode dort platziert. Ebenso wird mit der anderen Gehirnseite verfahren, da in der Regel eine beidseitige Operation durchgeführt wird.
Anschließend erfolgt in Vollnarkose die Implantation der Kabel und des Stimulators (Impulsgebers) unter der Haut. Der Impulsgeber ist durch die Haut programmierbar und wird einige Tage nach der Operation erstmals eingeschaltet. Die Anpassung der Stimulationsparameter erfolgt langsam und über viele Tage, hier ist gerade in den ersten Tagen und Wochen viel Geduld von Seiten des Patienten notwendig. Die Weiterbehandlung nach dem stationären Aufenthalt erfolgt in der Regel in einer Rehabilitationseinrichtung. Anschließend sind die Patienten regelmäßig in ambulanter Kontrolle am Neurozentrum in Freiburg.
Komplikationen und Nebenwirkungen
Man unterscheidet Komplikationen durch den chirurgischen Eingriff (prozedural) von technischen Komplikationen des elektronischen Systems. Trotz sorgfältiger Planung des Zugangsweges und akkurater Durchführung der chirurgischen Handgriffe lassen sich Komplikationen durch den stereotaktischen Eingriff nicht ganz verhindern. Bei etwa 2% der operierten Patienten kommt es durch Verletzung eines Gefäßes zu einer Gehirnblutung, die in der Regel sehr klein und umschrieben ausfällt. Aufgrund des Zugangswegs und der Lage dieser Blutungen verursachen etwa die Hälfte dieser Blutungen (d.h. bei etwa 1% aller Patienten) auch neurologische Symptome wie Halbseitenlähmungen, Gefühlsstörungen, Sprach- oder Sprechstörungen. In der Regel bilden sich diese Symptome vollständig oder zumindest teilweise wieder zurück. Sehr, sehr selten kommt es zu einer Dislokation (Fehlplatzierung) der Elektrode mit Wirkverlust oder Auftreten von Nebenwirkungen. Häufig tritt eine solche Dislokation im Verlauf auf. Zunächst wird die entsprechende Elektrode nicht mehr stimuliert.
Ein weiteres Risiko, das über den chirurgischen Eingriff hinaus auch noch im langfristigen Verlauf zu Problemen führen kann, stellt das Infektionsrisiko dar. Bakterien haften sich sehr gerne an Implantaten an und sind einer Antibiotikatherapie nur schwer zugänglich. Dies bedeutet, dass eine Infektion nur selten durch Antibiose effektiv zu behandeln ist, häufig wird daher eine Explantation der Implantate notwendig. Meist ist es ausreichend, nur den Impulsgeber und einen Teil des Kabels zu entfernen; selten jedoch kann die Explantation des gesamten Systems notwendig werden, um die Entwicklung einer Hirn- und Hirnhautentzündung zu vermeiden.
Selbstverständlich sind die verwendeten technischen Bauteile sorgfältig geprüft und für den Gebrauch am Menschen zugelassen. Dennoch kann es im Verlauf - wie bei anderen elektrischen Apparaturen auch - zu einem Ausfall des Impulsgebers kommen, die zu einem Funktionsverlust der THS führen können. In diesem Fall kann ein Austausch des entsprechenden Kabels oder Stimulators durchgeführt werden. Notwendig wird der Austausch des Impulsgebers bei Erschöpfung der Batterie, die in Abhängigkeit von den Stimulationsparametern etwa 2 bis 7 Jahre lang hält. Dieser Eingriff wird durch die Ärzte der stereotaktischen Neurochirurgie in örtlicher Betäubung durchgeführt und dauert ca. Je nach Stimulationsort und Elektrodenlage bzw. der verwendeten Spannung können durch die hochfrequente Stimulation neben den erwünschten Wirkungen auch Nebenwirkungen auftreten. Diese können vorübergehender Natur sein oder dauerhaft vorliegen. Zu nennen sind Sprechstörungen, Gefühlsstörungen, Verkrampfungen oder Doppelbilder. Im Falle des Nucleus subthalamicus bei M. Parkinson können auch mal psychiatrische Nebenwirkungen wie Apathie, depressive Verstimmung oder submanische Zustände provoziert werden, auf die natürlich besondere Aufmerksamkeit bei der Einstellung der Stimulationsparameter gerichtet wird.
Tiefe Hirnstimulation bei Alzheimer: Neue Hoffnung im Kampf gegen die Demenz
Aufgrund steigender Krankheitszahlen in einer zunehmend älter werdenden Bevölkerung, sind weitere Therapie-Optionen für Alzheimer, die häufigste Form von Demenz, notwendig. Zur nicht-medikamentösen Therapie ist möglicherweise die tiefe Hirnstimulation geeignet.
Flashback eines Patienten als Anlass für weitere Forschungen
Die Idee einer aktuellen Studie, die tiefe Hirnstimulation bei Patienten mit Alzheimer in einem bestimmten Gehirnareal einzusetzen, entstand durch das Auftreten von Flashbacks bei einem Patienten in Kanada. Die Ergebnisse der kanadisch-deutschen Studie wurden nun im Fachjournal „Nature Publications“ veröffentlicht.
„Die Tiefe Hirnstimulation löste bei einem Patienten, der aufgrund einer Adipositas behandelt wurde, Flashbacks - also plötzliche Erinnerungen aus Kindheit und Jugend - aus“, sagt Dr. Ana Sofía Ríos von der Klinik für Neurologie mit Experimenteller Neurologie am Charité Campus Mitte und Erstautorin der Studie. „Da lag die Vermutung nahe, dass sich die stimulierte Hirnregion, die sich im Bereich des sogenannten Fornix befand, womöglich auch für eine Behandlung von Alzheimer eignen könnte.“
Fornix und Alzheimer
Der Fornix cerebri ist eine C-förmige Projektionsbahn des Gehirns. Schädigungen des Fornix resultieren in anterograder Amnesie, Störungen des Langzeitgedächtnisses und der räumlichen Orientierung.
Die Wirkung der tiefen Hirnstimulation im Bereich des Fornix (Fornix Deep Brain Stimulation, fx-DBS) bei Alzheimer-Patienten wurde bereits in anderen Studien untersucht. Die bisherigen Beobachtungen zeigen eine unterschiedliche Wirksamkeit der tiefen Hirnstimulation bei Alzheimer. Worin diese Unterschiede begründet sind, ist nicht abschließend geklärt. Die Adressierung der geeigneten Hirnregion und die präzise Platzierung der Elektroden spielt in jedem Fall eine wichtige Rolle. Genau hier setzte die Studie des kanadisch-deutschen Forscherteams an.
Technische Unterstützung bei Platzierung der Elektroden
Die Forscher um Ríos werteten die Daten von 46 Patienten mit leichter Alzheimer-Demenz aus, die eine tiefe Hirnstimulation erhalten hatten. Dazu nutzten sie eine spezielle Software namens LEAD-DBS, um die MRT-Bilder der Patienten auszuwerten. Dadurch sollte der sogenannte Sweet Spot identifiziert werden, die optimale Region zur Platzierung der Elektroden. Da jedes Gehirn anders ist und schon wenige Millimeter einen großen Unterschied bewirken können, ist die Bildanalyse und Unterstützung durch Computermodelle sehr hilfreich bei der OP-Planung.
Sweet Spot zur DBS bei Alzheimer identifiziert
Im Ergebnis zeigte sich, dass bei Patienten, die einen positiven Effekt der tiefen Hirnstimulation erfuhren, die Elektroden alle in einer bestimmten Region platziert waren: „Sie liegt an einer Zweigstelle zwischen zwei Nervenfaserbündeln - dem Fornix und der Stria terminalis -, die tiefgelegene Hirnregionen miteinander verbinden. Beide Strukturen werden mit der Gedächtnisfunktion in Verbindung gebracht“, erklärt Prof. Dr. Andreas Horn, Leiter einer Forschungsgruppe zu netzwerkbasierter Hirnstimulation, die sowohl an der Klinik für Neurologie mit Experimenteller Neurologie am Charité Campus Mitte als auch am Brigham & Women’s Hospital und Massachusetts General Hospital innerhalb der Harvard Medical School in Boston, USA, angesiedelt ist.
Grundlage für weitere Forschungen
Bis die tiefe Hirnstimulation bei Alzheimer Einzug in den klinischen Alltag hält, ist noch weitere Forschungsarbeit nötig. Eine neue Methode der noninvasiven elektromagnetischen Hirnstimulation erreicht auch tiefe Hirnregionen. Erste Ergebnisse an gesunden Probanden sind ermutigend. Anwendungen bei Demenz und anderen Indikationen werden geprüft.
Noninvasive Hirnstimulation: Eine vielversprechende Alternative
Die Aktivität der Hirnzellen lässt sich von außen durch elektromagnetische Felder beeinflussen. Bisherige Methoden wie die transkranielle Magnetstimulation und die transkranielle Elektrostimulation erreichen jedoch nur oberflächliche Regionen, was die möglichen Einsatzgebiete stark einschränkt.
Mit der neuen Methode der temporalen Interferenz lassen sich noninvasiv und fokussiert tiefere Hirnregionen stimulieren. Bei dieser von einem Team um Prof. Dr. Nir Grossman vom Imperial College London entwickelten Methode wird das Gehirn über 2 Sondenpaare auf dem Schädel aus unterschiedlichen Richtungen einem elektrischen Wechselstrom ausgesetzt. Dabei werden hohe Frequenzen gewählt, die keinen Einfluss auf die Hirnfunktion haben. Die Frequenzen der beiden Signale unterscheiden sich jedoch ein wenig (z. B. 2 kHz und 2,005 kHz). Dies löst an den Stellen, in denen sie aufeinander treffen, eine Interferenz aus mit niedrigeren Frequenzen, die Nervenzellen stimulieren können.
Durch die Ausrichtung der Impulse aus den beiden Sonden lassen sich gezielt tiefe Hirnregionen stimulieren. Damit könnte die temporale Interferenzstimulation dieselbe Wirkung haben wie die konventionelle tiefe Hirnstimulation mit in das Gehirn vorgeschobenen Sonden, die klinisch beim Morbus Parkinson, Depressionen und Zwangsstörungen eingesetzt wird. Die temporale Interferenzstimulation könnte dagegen auch für Hirnregionen eingesetzt werden, in die sich nur schwer und unter hohem Risiko Elektroden platzieren lassen wie etwa für eine Stimulation des Hippocampus, der bei der Speicherung neuer Gedächtnisinhalte eine wesentliche Rolle spielt.
Das Team um Grossman konnte zunächst an menschlichen Leichen zeigen, dass die temporale Interferenzstimulation die gewünschten Hirnregionen erreicht und die benachbarten Regionen ausspart. In einer anschließenden Stichprobe von 20 gesunden Probanden wurden zunächst in der funktionellen Magnetresonanztomografie die veränderten Signale im Hippocampus dokumentiert, wenn die Probanden in der Röhre einen Gedächtnistest durchführten, bei dem sie sich die Namen von Personen merken mussten, deren Gesichter ihnen auf einem Bildschirm gezeigt wurden. In einer weiteren Gruppe wurde dann untersucht, ob sich die Lernfähigkeit mit der temporalen Interferenzstimulation an dieser Lokalisation verbessern lässt. Dies war tatsächlich der Fall. Bei einer etwa 30-minütigen Stimulation stieg die Zahl der richtigen Antworten geringfügig, aber signifikant an, und die Zeit bis zur Antwort verkürzte sich.
Die Behandlung hat sich als sicher und gut verträglich erwiesen. Außer einem leichten Juckreiz auf der Haut hätten die Teilnehmer nichts gespürt, versichert Grossman. Diese Empfindungen haben den Probanden nicht verraten, in welcher Gruppe sie sich befanden, sodass der Forscher einen Placeboeffekt ausschließt. Eine 1. klinische Studie bei Demenzpatienten hat inzwischen begonnen.
Noninvasive Hirnstimulation verbessert feinmotorische Leistung
Ein Team um Prof. Dr. med. Friedhelm Hummel von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne hat mit der gleichen Methode das Striatum ins Visier genommen. Das Striatum im Vorderhirn, das zu den Basalganglien gehört, ist an der Koordinierung von Bewegungsabläufen beteiligt. Durch die gezielte temporale Interferenzstimulation wurde die Geschicklichkeit in einem feinmotorischen Test verbessert, bei dem die Probanden die auf einem Monitor gezeigten Bewegungssequenzen mit den Fingern wiederholen mussten. Hier kam es laut Hummel vor allem bei älteren Probanden zu besseren Leistungen.
Die beiden Teams in Lausanne und in London sehen Einsatzgebiete bei neurologischen Erkrankungen, die tiefe Regionen im Gehirn betreffen. Dazu könnten Morbus Alzheimer und Morbus Parkinson, aber auch Suchterkrankungen und Angststörungen gehören.
Das Gehirn trainieren und fit halten
NeuroNation bietet abwechslungsreiche und herausfordernde Übungen sowie regelmäßiges Training an, um die Anpassungsfähigkeit des Gehirns zu nutzen und seine Leistungsfähigkeit zu steigern. Die Wirksamkeit des Gehirntrainings wurde bereits in verschiedenen Studien nachgewiesen.