Der Rückgang von Gehirnfunktionen oder gar die Rückbildung von Gehirnstrukturen ist ein komplexes Phänomen, das verschiedene Ursachen haben kann. Dieser Artikel beleuchtet die vielfältigen Ursachen für die Rückbildung des Gehirns, von traumatischen Ereignissen und neurodegenerativen Erkrankungen bis hin zu Autoimmunprozessen und den Auswirkungen von Sauerstoffmangel. Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen zu vermitteln und aktuelle Forschungsansätze für Prävention und Therapie aufzuzeigen.
Hypoxischer Hirnschaden als Folge von Sauerstoffmangel
Ein hypoxischer Hirnschaden entsteht durch einen schweren Sauerstoffmangel im Gehirn (Hypoxie). Häufige Ursachen sind ein Kreislaufstillstand mit anschließenden Wiederbelebungsmaßnahmen. Der Sauerstoffmangel führt dazu, dass Nervenzellen, insbesondere in den für Wahrnehmung, Gedächtnis und Koordination zuständigen Hirnbereichen, innerhalb weniger Minuten absterben. Da sich diese Zellen nicht regenerieren, entsteht ein irreparabler Schaden.
Ausmaß und Diagnose
Das Ausmaß des hypoxischen Hirnschadens hängt von der Dauer der Sauerstoffunterbrechung ab. Kurze Unterversorgungen können reversible Koordinations-, Wahrnehmungs- oder Gedächtnisstörungen verursachen. Längere Unterversorgungen von mehr als fünf Minuten führen zu Koma.
Die Diagnose erfordert eine interdisziplinäre Untersuchung durch Spezialisten aus Innerer Medizin, Anästhesie/Notfallmedizin und Neurologie, um andere Ursachen für Gehirnfunktionsstörungen auszuschließen. Dazu gehören Enzephalopathien durch Sepsis, Medikamente oder Stoffwechselstörungen.
Untersuchungsmethoden
Zur Diagnose werden verschiedene Methoden eingesetzt:
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- Anamnesegespräch: Erhebung der Krankengeschichte mit Angehörigen.
- Dopplersonografie: Untersuchung der hirnversorgenden Arterien.
- Kraniale MRT: Darstellung von Verengungen oder Verschlüssen der Schlagadern.
- Kraniale Computertomografie (cCT): Beurteilung von Gehirn, Hirnhäuten und Schädel.
- Thorax-CT: Beurteilung der Lunge.
- CT-Angiografie und Koronarangiografie: Sichtbarmachung der Blutgefäße und Herzkranzgefäße.
- Neurologische Untersuchungen: Aufschluss über betroffene Nerven und deren Ausmaß.
Neurodegenerative Erkrankungen als Ursache für den Verlust von Nervenzellen
Im Alter kommt es häufig zum Verlust von Nervenzellen und Zellfunktionen. Aufgrund des steigenden Anteils älterer Menschen stellen neurodegenerative Erkrankungen eine wachsende medizinische Herausforderung dar. Schätzungsweise 1,5 Millionen Deutsche sind bereits an Demenz erkrankt. Neben der Parkinson-Erkrankung und verschiedenen Demenzformen gibt es eine Vielzahl weiterer neurodegenerativer Erkrankungen.
Mechanismen der Neurodegeneration
Die Nervenzellen des Gehirns sind zwar langlebig, regenerieren sich aber bei Verletzungen nur schwer. Die Ursachen für das Absterben von Nervenzellen (Neurodegeneration) sind vielfältig und oft nur teilweise bekannt. Bei bestimmten Formen der Parkinson- und der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit kommt es aufgrund genetischer Besonderheiten zur Zusammenlagerung von Eiweißstoffen in den Nervenzellen, was deren Funktion beeinträchtigt und zum Zelltod führt. Bei der Huntington-Krankheit tritt eine bestimmte genetische Sequenz im Erbgut häufiger auf als bei gesunden Menschen.
Rolle des Immunsystems
Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass auch das Immunsystem eine Rolle bei der Entstehung und dem Verlauf neurodegenerativer Erkrankungen spielen kann. Immunzellen, die den Körper eigentlich schützen sollen, könnten im Gehirn Schäden anrichten und beispielsweise die Alzheimer-Krankheit vorantreiben.
Selektive Betroffenheit von Hirnbereichen
Charakteristisch für neurodegenerative Erkrankungen ist, dass meist nicht das gesamte Gehirn betroffen ist, sondern spezifische Bereiche oder Zelltypen. Bei der Parkinson-Erkrankung sind beispielsweise ausschließlich Nervenzellen betroffen, die den Botenstoff Dopamin produzieren, der für die Bewegungssteuerung benötigt wird. Die Huntington-Krankheit betrifft ebenfalls Nervenzellen, die an der Steuerung von Bewegungsabläufen beteiligt sind und den Botenstoff Glutamat produzieren. Bei der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) gehen selektiv sogenannte Motoneurone zugrunde, die das Gehirn mit der Muskulatur verbinden.
Forschung und Therapieansätze
Das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e. V. (DZNE) erforscht die Ursachen von Störungen des Nervensystems und entwickelt Strategien zur Prävention, Therapie und Pflege bei Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder ALS. Dabei arbeitet es eng mit Universitäten, Kliniken und außeruniversitären Einrichtungen zusammen.
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Ataxien: Störungen der Bewegungskoordination
Der Begriff „Ataxie“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet „fehlende Ordnung“. Ataxien bezeichnen eine Gruppe seltener Erkrankungen des Gehirns und Rückenmarks, bei denen das Zusammenspiel verschiedener Muskelgruppen gestört ist, was zu Gleichgewichts- und Bewegungskoordinationsstörungen führt. Betroffen sind das Gehen, Sitzen, Stehen, Sprechen, Handbewegungen und die Kontrolle der Augenbewegungen.
Ursachen von Ataxien
Ataxien können in jedem Lebensalter auftreten und vielfältige Ursachen haben. Erworbene Ataxien entstehen meist durch Schäden im Kleinhirn, während erbliche Ataxien durch Genmutationen verursacht werden. Es gibt mindestens 200 verschiedene Genmutationen, die zu erblichen Ataxien führen können.
Formen erblicher Ataxien
Bei den erblichen Ataxien unterscheidet man dominant und rezessiv vererbte Formen. Dominant vererbte Ataxien werden von einer Generation an die nächste weitergegeben, wobei die spinozerebelläre Ataxie Typ 3 (SCA3) am häufigsten vorkommt. Rezessiv vererbte Ataxien treten auf, wenn beide Elternteile Träger der krankmachenden Erbanlage sind, die Krankheit aber bei ihnen nicht ausbricht. Die Friedreich-Ataxie ist die häufigste rezessive Ataxie, die in der Kindheit oder Pubertät beginnt.
Forschung und Therapie
Ataxien sind derzeit nicht medikamentös behandelbar. Das DZNE widmet sich der Erforschung von Ataxien, insbesondere genetisch bedingten Formen, und sucht nach Biomarkern für die Früherkennung. Zudem werden neue Gentherapien entwickelt, um den Krankheitsverlauf zu verlangsamen oder aufzuhalten.
Autosomal-rezessive zerebelläre Ataxie (ARCA)
Die autosomal-rezessive zerebelläre Ataxie (ARCA) ist eine seltene Erbkrankheit, die auf dem Verlust von Nervenzellen im Kleinhirn beruht und sich in Koordinationsstörungen äußert. Forscher haben ein weiteres Gen entdeckt, das für ihren Ausbruch eine Rolle spielt. Dieses Gen kodiert ein Enzym mit antioxidativer Wirkung, das sich in den Mitochondrien von Nervenzellen befindet. Eine Therapieidee ist, den Fehler im Gen direkt zu reparieren oder das Enzym vor Ort zu ersetzen oder in seiner Wirkung zu unterstützen.
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"Brain Fog": Nebel im Gehirn
Der Begriff "Brain Fog" (Nebel im Gehirn) beschreibt eine Reihe von Symptomen, die das strukturierte Denken und Arbeiten erschweren. Dazu gehören Verwirrtheit, Vergesslichkeit, Konzentrationsschwierigkeiten, Müdigkeit, Antriebslosigkeit, Wortfindungsstörungen, langsames Denken, Orientierungsprobleme, Stimmungsschwankungen und Kopfschmerzen.
Ursachen von "Brain Fog"
Die Ursachen für "Brain Fog" sind vielfältig und reichen von leicht behebbaren Faktoren wie Flüssigkeitsmangel, Schlafmangel, Bewegungsmangel oder schlechter Ernährung bis hin zu Stress, hormonellen Veränderungen (Schwangerschaft, Wechseljahre), Diabetes, ADHS, Long Covid, posturalem Tachykardiesyndrom und psychischen Erkrankungen wie Depressionen oder Angststörungen. Auch Migräne, Gehirnerschütterungen, Chemotherapien und lange Krankenhausaufenthalte können "Brain Fog" verursachen.
"Brain Fog" und Corona
Viele Menschen, die unter den Folgen einer Corona-Infektion leiden, klagen über "Brain Fog". Eine wissenschaftliche Hypothese besagt, dass die Entzündungsreaktion bei diesen Menschen auch nach der Genesung im Darm fortgesetzt wird, was zu einer verminderten Produktion von Serotonin führen kann.
Was kann man gegen "Brain Fog" tun?
Die Behandlung von "Brain Fog" ist oft schwierig, da die genauen Mechanismen noch nicht vollständig verstanden sind. Hilfreich können jedoch ein gesünderer Schlaf, mehr Bewegung, Stressabbau und eine gute Ernährung sein.
Ernährungsempfehlungen
Empfohlen werden Kohlenhydrate aus Vollkorn, mehrfach ungesättigte Fettsäuren (Nüsse, Avocados, Lachs), Eiweiß (mageren Milchprodukten, Eiern, Fisch, Hülsenfrüchten, Nüssen), Gemüse und Obst sowie mindestens anderthalb Liter Wasser oder ungesüßten Tee pro Tag.
Ärztliche Behandlung
Ärzte versuchen, die Ursache des "Brain Fog" zu finden und zu behandeln. Bei Diabetes oder ADHS gibt es Medikamente, Depressionen oder Angstzustände können mit Psychotherapien oder Antidepressiva behandelt werden. Solange das keine Linderung bringt, können Betroffene versuchen, sich mit den Symptomen zu arrangieren, um ihr Leben bestmöglich weiterzuführen.
Erkrankungen des Gehirns und ihre Auswirkungen
Erkrankungen des Gehirns können zu zwei Arten von Symptomen führen: Beeinträchtigungen eng umschriebener Hirnfunktionen (Gedächtnis, Muskelkontrolle) und Probleme mit übergeordneten Funktionen (Stimmung, Bewusstsein). Mediziner bezeichnen sie als neurologische bzw. psychiatrische Symptome.
Ursachen von Hirnerkrankungen
Es gibt Krankheiten des Gehirns, die direkt auf ein verändertes Gen zurückzuführen sind (Huntington-Erkrankung) oder durch äußere Faktoren verursacht werden (Infektionen). Die meisten Erkrankungen des Gehirns lassen sich allerdings nicht so klar auf ein einzelnes Gen oder äußere Faktoren zurückführen. Meist besteht eine genetische Veranlagung, die aber nicht immer zu einer Störung der Hirnfunktionen führt.
Forschung und Prävention
Das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e. V. (DZNE) erforscht die Ursachen von Störungen des Nervensystems und entwickelt Strategien zur Prävention, Therapie und Pflege bei Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder ALS.
Regeneration von Nervenfasern im zentralen Nervensystem (ZNS)
Nach einer Verletzung können Neurone des ZNS geschädigte Nervenfasern, sogenannte Axone, nicht mehr regenerieren, sodass sie dauerhaft von ihren Zielgebieten abgeschnitten bleiben. Die Ursachen hierfür sind vielschichtig und liegen sowohl an den Neuronen selbst als auch an einer inhibitorischen Umgebung im verletzten ZNS. Schädigungen von Nervenfasern im Gehirn oder Rückenmark führen daher in der Regel immer zu irreversiblen Funktionsverlusten und damit lebenslangen Behinderungen. Ein Forschungsschwerpunkt liegt daher auf der Entwicklung von neuen gentherapeutischen sowie pharmakologischen Ansätzen zur Förderung der axonalen Regeneration und somit der Wiederherstellung von verlorengegangenen Funktionen nach Schädigungen des Gehirns und Rückenmarks.
Schädigungen des Sehnervs
Der Sehnerv leitet die Sehinformation aus dem Auge in das Gehirn weiter. Schädigungen des Sehnervs machen sich durch pathologische Gesichtsfeldausfälle bemerkbar. Da der Sehnerv zum zentralen Nervensystem gehört, ist eine Regeneration der Nervenfasern im Sehnerv nicht möglich. Zahlreiche Erkrankungen können eine Schädigung des Sehnervs zur Folge haben, z.B. der Grüne Star (Glaukom), die diabetische Retinopathie, Sehnerventzündungen, Tumore am Sehnerv, Unfälle oder ein Gefäßverschluss. Ist der Sehnerv durch eine Erkrankung im gesamten Querschnitt geschädigt, kommt es zu einer vollständigen Erblindung des betroffenen Auges.
Glaukom (Grüner Star)
Das Glaukom umfasst eine Reihe von Augenerkrankungen, die zum Verlust von Nervenfasern führen. Es kommt bei betroffenen Patienten zu Gesichtsfeldausfällen, bis hin zu Erblindung. Ursächlich ist ein erhöhter Augeninnendruck, bzw. ein ungünstiges Verhältnis zwischen Augeninnendruck und Durchblutung des Sehnervs, der zur Schädigung der Nervenfasern führt. Das Glaukom ist weltweit die häufigste Erblindungsursache. Risikofaktoren für ein Glaukom sind unter anderem der Diabetes mellitus, ein zu niedriger Blutdruck oder starke Blutdruckschwankungen.
Die Behandlung erfolgt durch Absenken des Augeninnendrucks, sofern dieser erhöht ist bzw. einer Wiederherstellung der physiologischen Druckverhältnisse (Augeninnendruck/ Blutdruck). Das Therapieziel ist es ein Fortschreiten der Erkrankung zu verhindern. Bereits aufgetretene Schäden regenerieren nicht mehr.
Rückenmarkverletzungen
Das Rückenmark verläuft im Wirbelkanal und stellt die Verbindung zwischen Gehirn und Extremitäten her. Liegen hier Störungen vor, z.B. durch eine traumatische Verletzung des Rückenmarks, gelangen keine sensorischen Informationen mehr ins Gehirn und umgekehrt gelangen auch keine Signale über die Axone der Motoneurone zu den Muskeln. Es kommt zu Ausfallerscheinungen und Lähmungen, obwohl der periphere Nerv, durch den die Nervenfasern der Motoneurone und der sensorischen Neurone laufen, selbst noch intakt ist. Auch neurodegenerative Erkrankungen (z.B. die amyotrophe Lateralsklerose), Infektionen oder Kompressionen können zum Absterben von Neuronen im Rückenmark und damit einhergehenden Funktionsverlusten führen.
Schädel-Hirn-Trauma (SHT)
Eine Verletzung des Gehirns durch traumatische Krafteinwirkung wird Schädel-Hirn-Trauma (SHT) genannt. Die Symptome die ein SHT hervorruft, sind abhängig von der Schwere der Verletzung, und umfassen bei einer leichten Verletzung (Gehirnerschütterung): Bewusstseinsstörungen, retrograde Amnesie, Übelkeit/Erbrechen, selten anterograde Amnesie, Apathie, Kopfschmerzen und Schwindel. Bei schwereren Verletzungen kommt es zur Bewusstlosigkeit.
Phasen der Schädigung
Die Schädigung des Gehirns bei einem SHT erfolgt in zwei Phasen: Die erste Phase umfasst die direkte Schädigung durch den Unfall, die nicht therapierbar ist. In der zweiten Phase treten sekundäre Schädigungen auf, die prinzipiell therapierbar sind, sofern sich die pathophysiologischen Prozesse z.B. medikamentös beeinflussen lassen.
Behandlung
Die Behandlung des SHT ist abhängig vom Schweregrad der Verletzung. Primäres Ziel ist es die Blut- und Sauerstoffversorgung des Gehirns aufrechtzuerhalten, um möglichst viele Neurone vor sekundären Schäden zu retten.
Neurodegenerative Erkrankungen
Bei den neurodegenerativen Erkrankungen handelt es sich um eine Vielzahl von Krankheiten, bei denen nach und nach Neurone des ZNS absterben. Die häufigsten Erkrankungen sind Alzheimer, Parkinson und Chorea Huntington. Die Ursachen für die Erkrankungen können sowohl genetisch als auch sporadisch sein und sind nicht immer bekannt. Allerdings wurden einige zelluläre Mechanismen identifiziert, die bei den meisten Erkrankungen zur Zellschädigung beitragen. Dazu gehören: Störungen der Proteinhomöostase, erhöhter oxidativer Stress, Störungen der Mitochondrien oder des intrazellulären Transports und Entzündungsreaktionen.
Symptome
Die Symptome können abhängig von der Erkrankung und der betroffenen Hirnregion sehr vielfältig sein und umfassen Gedächtnisstörungen, motorische Störungen, Orientierungsprobleme, Persönlichkeitsveränderungen und Änderungen im Verhalten.
Therapie
Bisher gibt es keine Ursachen-Therapie, sondern nur symptomatische Behandlungen. Es gibt für die Betroffenen keine Heilung, lediglich eine Verzögerung des Fortschreitens der Erkrankung.
Schlaganfall
Beim Schlaganfall kommt es zu einer plötzlich auftretenden Störung des Blutflusses im Gehirn und dadurch zur Unterversorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen. Das Gehirn wird lokal geschädigt und es kommt zu einem Verlust von Neuronen.
Ursachen
Die Ursache des Schlaganfalls kann ischämisch sein, also hervorgerufen durch die Verstopfung eines Blutgefäßes z.B. durch einen Thrombus, oder eine Gefäßverengung. Des Weiteren kann auch eine Hirnblutung dafür verantwortlich sein, dass Teile des Gehirns unterversorgt werden.
Symptome
Typische Symptome sind Bewusstseinsstörungen, Taubheitsgefühle, Lähmungen, Schwäche, Sprachstörungen, Schwindel, Gangstörungen und Kopfschmerzen.
Therapie
Die Therapie hat das Ziel, die korrekte Durchblutung möglichst schnell wiederherzustellen, um eine weitere Schädigung von Neuronen zu verhindern. Dies geschieht zum Beispiel durch eine sogenannte Lyse-Therapie, bei der der gefäßverschließende Thrombus medikamentös aufgelöst wird. Handelt es sich um einen durch eine Hirnblutung verursachten Schlaganfall, erfolgt in der Regel ein operativer Eingriff am Gehirn.
Risikofaktoren
Bestimmte Risikofaktoren erhöhen die Wahrscheinlichkeit einen Schlaganfall zu erleiden, dazu gehören zu hoher Blutdruck, Diabetes, Rauchen, Übergewicht und zu hohe Cholesterinwerte.
Rehabilitation
Da die Neurone im Gehirn nicht regenerieren, ist die Schädigung der betroffenen Zellen irreversibel. Allerdings können Physiotherapie und Ergotherapie dazu beitragen, dass andere Hirnareale die Funktionen zumindest teilweise übernehmen.
Multiple Sklerose (MS)
Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung und neben der Epilepsie, die häufigste neurologische Erkrankung bei jungen Erwachsenen.
Ursachen
Die genauen Ursachen der Erkrankung sind bisher nicht geklärt. Es entstehen in der weißen Substanz von Gehirn und Rückenmark Entzündungsherde, in denen das körpereigene Immunsystem die Myelinschicht attackiert. Die Myelinschicht, ist die isolierende Schicht welche die Axone der Nervenzellen umgibt und wird im ZNS von den Oligodendrozyten gebildet.
Symptome
Da die entzündlichen Läsionen prinzipiell in jedem Bereich des Gehirns auftreten können, sind die Symptome der MS entsprechend vielfältig. Zu Beginn treten häufig Störungen des Sehnervs auf, die eine Schubweise Verschlechterung des Sehens bedingen.
Therapie
Die gängigen Behandlungen der MS zielen in erster Linie auf eine Modulation des Immunsystems ab, um weitere Schübe zu verhindern bzw.
Autoimmunenzephalitis
Gedächtnisprobleme, Stimmungsschwankungen oder Krampfanfälle sind typische Anzeichen einer Autoimmunenzephalitis. Die Erkrankung ist gut behandelbar, vor allem, wenn sie früh erkannt wird. Durch gezielte Therapien lassen sich viele Symptome Schritt für Schritt zurückdrängen.
Ursachen
Die Ursache ist eine fehlgeleitete Reaktion des Immunsystems. Es bilden sich Autoantikörper, die bestimmte Rezeptoren oder Ionenkanäle auf der Oberfläche von Nervenzellen angreifen. In einigen Fällen entsteht die Autoimmunreaktion im Zusammenhang mit Tumorerkrankungen. Auch Infektionen wie eine Herpesenzephalitis können die Autoantikörperbildung triggern.
Diagnose
Die Diagnose basiert auf dem Nachweis spezifischer Autoantikörper. Dazu werden Blut und Nervenwasser (Liquor-Analyse) untersucht.
Therapie
Das Ziel der Therapie ist es, die fehlgeleitete Immunreaktion schnell zu stoppen. In der Anfangsphase wird häufig Cortison eingesetzt, ergänzt durch therapeutische Apherese (Blutwäsche) oder intravenöse Immunglobuline. Bei fortbestehenden Symptomen kommen stärkere Immunsuppressiva zum Einsatz, etwa Rituximab oder Cyclophosphamid. Ein früher Beginn der Immuntherapie ist entscheidend für eine gute Prognose.
Zerebelläre Ataxie durch Autoantikörper
Eine neue Art der zerebellären Ataxie wurde entdeckt, bei der der Autoantikörper namens Anti-DAGLA sich gegen Kleinhirnzellen richtet und so zu einer schweren Entzündung mit den entsprechenden Symptomen führt. Nach einer Behandlung mit entzündungshemmenden Medikamenten und einer Immuntherapie mit dem Wirkstoff Rituximab, der seit einigen Jahren erfolgreich zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen eingesetzt wird, besserte sich der Gesundheitszustand bei drei der vier Betroffenen nachhaltig.
Ataxie: Störung der Bewegungskoordination
Eine Ataxie ist eine Störung der Bewegungskoordination. Sie äußert sich durch unkontrollierte, überschießende oder ungenaue Bewegungen, die nicht durch Muskelschwäche, sondern durch eine gestörte Steuerung und Abstimmung der Bewegungen entstehen.