Fast jeder siebte Deutsche leidet an einer Angststörung. Die Ausprägungen sind vielfältig: Panikattacken beim Fliegen, Angst vor Spinnen oder Herzrasen im Aufzug. Was für Außenstehende amüsant erscheinen mag, schränkt den Alltag der Betroffenen oft massiv ein. Eine kognitive Verhaltenstherapie, bei der sich die Patienten den angstauslösenden Situationen unter psychologischer Anleitung stellen, stellt eine sehr gute Therapiemöglichkeit dar. Allerdings sprechen nicht alle Patienten gleich gut auf diese Therapieform an. Daher suchen Forscher nach Möglichkeiten, den Therapieerfolg zu verbessern, beispielsweise durch transkranielle Magnetstimulation oder tiefe Hirnstimulation (THS).
Transkranielle Magnetstimulation zur Unterstützung der Verhaltenstherapie
Eine bestimmte Region im vorderen Stirnlappen des Gehirns ist für das Verlernen von Angst wichtig. Studien haben gezeigt, dass die Stimulation dieser Region mit einem Magnetfeld das Verlernen von Angstreaktionen im Labor verbessern kann. Wissenschaftler der Universität Würzburg untersuchten, ob dies auch bei der Therapie von Höhenangst funktioniert.
Dazu begaben sich 39 Teilnehmer mit ausgeprägter Höhenangst in zwei Sitzungen in schwindelerregende Höhen in virtueller Realität. Vor dem Schritt ins Virtuelle wurde bei einem Teil der Angstpatienten der vordere Stirnlappen für etwa 20 Minuten mit einem Magnetfeld stimuliert, die andere Gruppe erhielt nur eine Scheinstimulation.
Die Ergebnisse zeigten, dass alle Probanden sehr gut von der Therapie in virtueller Realität profitierten und die positiven Therapieeffekte auch nach drei Monaten noch deutlich zu sehen waren. Durch die Stimulation des Stirnlappens wurde der Therapieerfolg jedoch schneller erreicht.
Bei der transkraniellen Magnetstimulation legen Therapeuten eine ringförmige Magnetspule im Bereich des Schädels an. Diese Spule erzeugt ein sich rasch änderndes Magnetfeld, das magnetische Impulse durch die Schädeldecke ins Gehirn schickt. Dort löst es in den Neuronen ein Aktionspotential aus, die Nervenzelle leitet einen Impuls weiter.
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Tiefe Hirnstimulation (THS) bei therapieresistenten Angststörungen und Depressionen
Die tiefe Hirnstimulation (THS) ist eine Technik, bei der Elektroden stereotaktisch in subkortikale Kerngebiete des Gehirns implantiert werden. Diese Elektroden geben dann dauerhaft hochfrequente kurze elektrische Impulse ab, um so neuronale Funktionskreise zu modulieren. Die Elektrodenspitze besteht aus mindestens vier Polen, was postoperativ und von außen eine Vielzahl von Stimulationsvarianten ermöglicht.
Eine neue Studie zeigt, dass tiefe Hirnstimulation bei etwa der Hälfte der Patienten mit therapieresistenter schwerer Depression zu Verbesserungen führt. Die Studie identifizierte ein charakteristisches Muster der Hirnaktivität, das vorhersagte, wie gut einzelne Patienten auf die Behandlung ansprechen würden.
In einer offenen Studie erprobten Forscher die THS bei 26 Patienten mit therapieresistenter Depression. Das Team stimulierte zwei Hirnareale:
- Nucleus interstitialis striae terminalis (BNST): Eine Ausstülpung der Amygdala, die an der Regulation von Stress, Angst, Furcht und Sozialverhalten beteiligt ist, insbesondere als Reaktion auf chronischen Stress und Ängste.
- Nucleus accumbens: Ein Areal, das an der Verarbeitung von Belohnungen im Gehirn beteiligt ist.
Die Hälfte der 26 Patienten zeigte signifikante Verbesserungen, gemessen anhand verschiedener Werte für depressions- und angstbezogene Symptome sowie klinisch relevanter Lebensqualität und Behinderungsgrade. Die Forscher stellten fest, dass die Hirnaktivität in einem spezifischen Frequenzbereich (4-8 Hz), der sogenannten Theta-Aktivität, klinisch relevant ist. Die Theta-Aktivität im BNST verhielt sich proportional zum Schweregrad der Depression und dem täglichen Angstempfinden der Patienten. Patienten mit niedrigeren Theta-Aktivitätswerten in dieser Hirnregion vor der Operation zeigten tendenziell stärkere Verbesserungen und berichteten nach drei, sechs und zwölf Monaten über eine größere Verbesserung ihrer Lebensqualität. Ebenso zeigten Patienten mit einer höheren Kohärenz zwischen dem BNST und dem präfrontalen Kortex in den Theta-Frequenzen tendenziell bessere Behandlungsergebnisse. Der präfrontale Kortex ist an der Emotionsregulation beteiligt, und eine höhere Kohärenz deutet auf eine bessere Kommunikation zwischen diesen beiden Regionen hin.
Während der Studie reduzierte die THS die Theta-Aktivität in der BNST. Diese Reduktion korrelierte mit einer Verbesserung der Symptome von Depression und Angstzuständen.
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Die weltweit größte Studie am Universitätsklinikum Freiburg mit 16 Teilnehmern zeigt über ein Jahr sehr gute Ergebnisse. Die Tiefe Hirnstimulation linderte bei allen Patienten die bislang therapieresistente schwere Depression deutlich. Im Schnitt halbierte sich die Schwere der Depression und die Hälfte der Probanden lag sogar unterhalb des Werts, ab dem man von einer behandlungsbedürftigen Depression spricht. Die meisten Patienten reagierten bereits in der ersten Woche auf die Stimulation und die positiven Effekte hielten während der einjährigen Studie an.
Die Freiburger Forscher implantierten den Patienten die hauchdünnen Elektroden und stimulierten damit das mediale Vorderhirnbündel. Die Wirkung der Therapie bewerteten die Ärzte monatlich mit Hilfe der etablierten Montgomery-Asberg Depression Rating Scale (MADRS). Bereits in der ersten Woche fiel der MADRS-Wert bei zehn Probanden deutlich ab und hielt sich auf niedrigem Niveau. Im Laufe der Studie reagierten alle Probanden auf die Stimulation.
Aufbauend auf den Ergebnissen der jetzt publizierten Studie haben die Freiburger Forscher bereits im Oktober 2018 mit ihrer dritten Studie (FORESEE-III) begonnen. Darin sollen 50 schwerstdepressive Patienten behandelt werden.
Tiefe Hirnstimulation bei Zwangsstörungen
Die tiefe Hirnstimulation kann auch die Symptome einer schweren Zwangsstörung reduzieren. Das berichtet eine Arbeitsgruppe um Sameer Sheth vom Baylor College of Medicine nach einer Metaanalyse. Die Arbeitsgruppe hatte die Ergebnisse von 34 klinischen Studien mit insgesamt 352 Erwachsenen ausgewertet, die an einer schweren bis extremen Zwangsstörung litten und deren Symptome sich trotz Behandlung nicht verbessert hatten. In 23 Studien wurde über zusätzliche psychische Probleme berichtet, darunter schwere Depressionen, Angststörungen und Persönlichkeitsstörungen.
Die Datenanalyse, die 31 Studien mit 345 Teilnehmern umfasste, ergab, dass die tiefe Hirnstimulation die Symptome der Patienten um 47 Prozent reduzierte. Bei zwei Dritteln der Teilnehmer trat innerhalb des Beobachtungszeitraums eine wesentliche Verbesserung ein.
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Allerdings lieferten 24 der Studien vollständige Daten über schwerwiegende Nebenwirkungen, darunter hardwarebedingte Komplikationen, Infektionen, Krampfanfälle, Selbstmordversuche, Schlaganfälle und die Entwicklung neuer Zwangsvorstellungen im Zusammenhang mit der Stimulation. Bei 78 Teilnehmern trat mindestens eine schwere Nebenwirkung auf.
Die Forscher schlussfolgern, dass es „eine starke Evidenzbasis“ für die Verwendung der tiefen Hirnstimulation zur Behandlung von schweren anhaltenden Zwangsstörungen und damit verbundenen Depressionen gibt.
Das menschliche "Dysfunktom": Eine Landkarte gestörter Hirnschaltkreise
Funktionieren bestimmte Verbindungen im Gehirn nicht richtig, können Erkrankungen wie Parkinson, Dystonie, Zwangsstörung oder Tourette die Folge sein. Eine gezielte Stimulation von Hirnarealen kann zu Linderung verhelfen. Um exakte therapeutische Zielregionen im Gehirn aufzuzeigen, setzte ein Team unter Federführung von Forschenden der Charité - Universitätsmedizin Berlin und des Bostoner Brigham and Women’s Hospital auf Daten von Patient:innen weltweit, denen feine Elektroden zur Hirnstimulation implantiert worden waren. Entstanden ist eine einzigartige Landkarte gestörter Netzwerke im Gehirn, jetzt veröffentlicht in Nature Neuroscience.
Die Forschenden analysierten die Daten von 534 implantierten Elektroden zur tiefen Hirnstimulation bei 261 Patient:innen aus der ganzen Welt. 70 von ihnen litten unter Dystonie, 127 unter der Parkinson-Krankheit, 50 hatten eine Zwangsstörung und 14 das Tourette-Syndrom. Mithilfe einer eigens entwickelten Software erfassten die Forschenden die genaue Lage der jeweiligen Elektroden. Computersimulationen halfen, um daraufhin Nervenbahnen aufzuzeigen, die bei Patient:innen mit optimalen oder auch weniger optimalen Behandlungsergebnissen aktiviert wurden. Für jede der vier Störungen stellten sich spezifische Schaltkreise heraus, die fehlerhaft funktionierten. Sie waren mit den entsprechenden Regionen im Vorderhirn verbunden, die eine wichtige Rolle für Bewegungsabläufe, Verhaltenssteuerung oder Informationsverarbeitung spielen.
Die von den Forschern identifizierten Schaltkreise überschneiden sich teilweise, daher nehmen sie an, dass die Fehlfunktionen in den untersuchten Symptombildern nicht vollständig unabhängig voneinander sind. In einem ersten Schritt ist es somit gelungen, die Netzwerke in Vorder- und Mittelhirn exakt zu lokalisieren, die für eine Behandlung der Parkinsonerkrankung, der Dystonie, von Zwangsstörungen und des Tourette-Syndroms entscheidend sind.
Wird der Ansatz über Störungsbilder mit unterschiedlichster Symptomatik hinweg angewendet, entsteht nach und nach eine Art Landkarte der Symptom-Netzwerk-Verschaltungen des Gehirns. In Anlehnung an die Begriffe des Konnektoms als Beschreibung der Gesamtheit aller Nervenverbindungen im Gehirn, oder des Genoms als Sammelbezeichnung für die gesamte Erbinformation, haben die Forscher hierfür den Begriff des menschlichen ‚Dysfunktoms‘ geprägt. Eines Tages soll dieses die Gesamtheit aller gestörten Hirnschaltkreise beschreiben, die als Folge von Netzwerkerkrankungen auftreten können.
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.
Nicht-invasive tiefe Hirnstimulation mittels transkranieller temporaler Interferenzstimulation (tTIS)
Fortschritte der Neurotechnologie, wie die transkranielle temporale Interferenzstimulation (tTIS) zur nicht-invasiven Modulation tiefer Hirnregionen, könnten die Behandlung solcher Erkrankungen grundlegend verändern. Die tTIS ist eine vielversprechende Methode der Neuromodulation, die im Gegensatz zur klassischen Tiefen Hirnstimulation keinen neurochirurgischen Eingriff erfordert.
Zentrale tiefe Hirnregionen, wie der Hippocampus oder das Striatum, sind entscheidend für kognitive und motorische Funktionen, einschließlich Lernen, Gedächtnis und Wiederherstellung nach Schädigungen durch neurodegenerative Erkrankungen (z. B. Alzheimer, Parkinson) oder Hirnverletzungen (Schlaganfall, Schädel-Hirn-Trauma, Traumatische Hirnverletzungen). Diese Strukturen sind vielversprechende Ziele für die Neuromodulation, um kognitive Funktionen zu verbessern und den Erholungsprozess zu fördern.
Die tTIS ermöglicht erstmals die gezielte, nicht-invasive Stimulation tiefer Hirnregionen ohne Operation. Aktuelle Studien zeigen vielversprechende Ergebnisse: So konnte durch die gezielte Stimulation des Hippocampus mittels tTIS in Kombination mit Virtual-Reality-Training eine signifikante Verbesserung der räumlichen Gedächtnisleistung erzielt werden. Dies könnte besonders für ältere Menschen, Patientinnen und Patienten mit Hirnverletzungen oder an Demenz erkrankte Personen von großer Bedeutung sein.
Ein entscheidender Vorteil der tTIS gegenüber herkömmlichen Methoden, der neue therapeutische Möglichkeiten eröffnet, ist neben der Stimulation tiefer Hirnregionen ohne Operation die präzise Zielsteuerung, ohne oberflächliche Regionen zu beeinflussen.
Das Anwendungspotenzial von tTIS erstreckt sich über ein breites Spektrum von Erkrankungen. In der Schlaganfall-Rehabilitation könnte die Technologie zur Förderung der motorischen Erholung eingesetzt werden. Bei der Parkinson-Krankheit zeigt sich das Potenzial einer Modulation der Aktivität der Basalganglien zur Linderung sowohl motorischer als auch nicht-motorischer Symptome. Für Alzheimer und Demenz eröffnet die gezielte Stimulation des Hippocampus und der Gedächtnisnetzwerke neue Möglichkeiten zur Verbesserung kognitiver Funktionen.
Die Weiterentwicklung der tTIS-Technologie konzentriert sich nun auf die Optimierung personalisierter Stimulationsprotokolle und die Integration mit künstlicher Intelligenz und Neuroimaging für adaptive, individuell zugeschnittene Behandlungen. Parallel dazu sind umfangreiche klinische Studien geplant, um die Wirksamkeit der nicht-invasiven tiefen Hirnstimulation weiter zu validieren und ihr Potenzial als transformative therapeutische Methode in Neurologie und Psychiatrie zu bestätigen.
Risiken und Nebenwirkungen der tiefen Hirnstimulation
Neurochirurgen klären ihre Patienten vor dem Einsetzen der Elektroden über mögliche Risiken auf. Bei der Operation treten in weniger als einem Prozent der Fälle Komplikationen auf. Auch wenn sie nur sehr selten vorkommen: Die Folgen sind meist ernst. Die Verletzung eines Blutgefäßes im Gehirn beispielsweise verursacht Blutungen, die zu schweren Hirnschäden führen können.
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