Hirnschrittmacher Stromstöße fürs Gehirn

Bislang profitieren hauptsächlich Parkinson-Patienten von der Tiefen Hirnstimulation. Jetzt werden die Schrittmacher für das menschliche Gehirn auch bei Krankheiten wie Alzheimer, Epilepsie und Depressionen erprobt.
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Das menschliche Gehirn: Eine noch recht junge Technologie lindert Symptome von Krankheiten wie Parkinson.

Das menschliche Gehirn: Eine noch recht junge Technologie lindert Symptome von Krankheiten wie Parkinson.

Dass er unter der Parkinson-Krankheit leidet, verrät A.J. gleich zu Anfang des gut vier Minuten langen Video-Clips. Davon anzumerken ist ihm aber zunächst nichts. Der Mann aus Auckland, Neuseeland, setzt sich in einen Sessel, schaut ganz entspannt in die Kamera und spricht ein bisschen über seine Krankengeschichte – wohl artikuliert und bestens verständlich. Augenscheinlich vollkommen normal wirken auch die schnellen Bewegungen von Händen und Fingern, die er anschließend vorführt. Diese Übungen müsse er beim Arzt immer machen, erklärt der 39-Jährige., um die motorischen Fähigkeiten zu prüfen. Denn Parkinson ist eine Erkrankung, die vor allem die Motorik beeinträchtigt.

Dann nimmt A.J. ein schwarzes Kästchen, das aussieht wie eine Fernbedienung, schaltet von ON auf OFF und hält es sich an die Brust. 20 Sekunden später könnte man meinen, ein böser Geist hätte von seinem Körper Besitz ergriffen. Erst Wackeln nur seine Hände wild hin und her, kurz darauf schlagen beide Arm auf und ab. Der Kopf neigt sich krampfartig zur Seite, die Sprache wird immer langsamer und verwaschener. A.J. greift nach der Fernbedienung, mit Mühe finden seine Finger den richtigen Knopf und von einer Sekunde auf die nächste ist der Spuk vorüber. Er stößt einen tiefen Seufzer aus, es geht ihm wieder gut.

Das Video, das A.J. auf seine Website http://youngandshaky.com/ gestellt hat, macht eindrucksvoll deutlich, welches Ausmaß die Bewegungsstörungen bei Parkinson annehmen können und welch gravierende Auswirkungen das auf das Leben der Betroffenen hat. Vor allem zeigt es aber, wie effektiv sich die Symptome mit einer relativ neuen medizinischen Technologie lindern lassen – der Tiefen Hirnstimulation oder kurz THS. Anfang 2013 verankerten Chirurgen zwei Elektroden in A.J.`s Gehirn, die mit einem unterhalb des Schlüsselbeins implantierten Impulsgeber verbunden sind. Dieser Hirnschrittmacher, der kontinuierlich schwache elektrische Reize an die Nervenzellverbände um die Elektroden abgibt, habe sein Leben verändert, sagt der Mann aus Auckland.

„Es ist immer wieder erstaunlich, wie schlagartig und deutlich sich die Beschwerden von Parkinson-Patienten nach der Operation bessern“, bestätigt Rejko Krüger. „Manche sprechen sogar von einem kleinen Wunder.“ Krüger leitet die Ambulanz für Tiefe Hirnstimulation am Universitätsklinikum Tübingen. Seit 1999 wird die Methode dort zur Therapie der Parkinson-Krankheit, unter der weltweit über sechs Millionen Menschen leiden, eingesetzt. Wie sie wirkt, konnte die Wissenschaft allerdings bis heute noch nicht vollständig klären. Fest steht, dass den Bewegungsstörungen eine veränderte Aktivität der Nervenzellen in für die Motorik wichtigen Hirnregionen zu Grunde liegt. Dazu gehört der Nucleus subthalamicus, in den die Stimulationselektroden üblicherweise platziert werden. „Vermutlich sorgen die Stromimpulse dafür, dass die Neurone in diesem Hirnareal nicht mehr überaktiv sind“, sagt Krüger, der am Tübinger Hertie-Institut für klinische Hirnforschung die THS wissenschaftlich untersucht. „Durch die Hirnstimulation werden die Nervenzellen ausgebremst.“

Hirnstimulation kann nicht heilen

Nicht nur der Tremor, also das Zittern, das A.J in seinem Video kontrollierte Bewegungen nahezu unmöglich macht, lässt sich so zum Verschwinden bringen oder zumindest deutlich mildern. Auch die beiden anderen Hauptsymptome des Morbus Parkinson – die Bewegungsarmut und die Muskelstarre – bessert die THS, die in Deutschland seit 1998 zugelassen ist. Oft können sich die Kranken fast wieder normal bewegen und brauchen zudem wesentlich weniger Medikamente.

Erste Langzeituntersuchungen belegen, dass diese Wirkung auch nach Jahren noch anhält. Außerdem kann der Arzt mit einem Programmierkopf, den er auf die Haut legt, von außen einstellen, mit welcher Frequenz und Stromstärke der chipgesteuerte Impulsgeber arbeitet. „Dadurch hat man die Möglichkeit, die Stimulation immer wieder neu an die Situation des Patienten anzupassen, etwa wenn der Effekt zu gering ist, oder so ausgeprägt das Nebenwirkungen auftreten“, erläutert Rejko Krüger.

Dass dies notwendig werden kann, räumt der Tübinger Neurologe offen ein. Denn eins vermag die Tiefe Hirnstimulation nicht: Das Absterben von Nervenzellen zu verhindern, das Parkinson verursacht und dafür sorgt, dass die chronische Krankheit im Laufe der Zeit voran schreitet. „Die THS heilt die Betroffenen nicht“, sagt Krüger. „Es ist nur eine symptomatische Therapie – allerdings eine sehr effektive.“

Weltweit leben heute über 100.000 Menschen mit einem Hirnschrittmacher im Kopf. Die meisten von leiden an Parkinson. Aber auch bei essentiellem Tremor, einer der häufigsten Bewegungsstörungen, wird die Hirnstimulation erfolgreich eingesetzt. Gleiches gilt für die primäre Dystonie, eine Krankheit, die meist schon im Kindesalter beginnt und bis dato nicht selten im Rollstuhl endet. In kleinen Studien erproben Wissenschaftler die Methode aber mehr und mehr bei einer Reihe von Erkrankungen, die ihren Ursprung zwar ebenfalls im Gehirn haben, aber nicht in erster Linie die Motorik betreffen. Die Ergebnisse klingen viel versprechend.

So ist es Medizinern der Stanford Universität gelungen, mit der Hirnstimulation die Frequenz epileptischer Anfälle um 40 Prozent zu senken. Untersucht wurden Epileptiker, die auf eine medikamentöse Behandlung nicht ansprechen. Vierzehn Studienteilnehmer blieben im erster halben Jahr nach der Schrittmacherimplantation sogar ganz von Anfällen verschont.

Dauerhafte Linderung für Patienten mit Depressionen

Große Innovationen der Medizintechnik
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Die Entdeckung der „X-Strahlen“ im Jahr 1895 führten den deutschen Physiker Wilhelm Conrad Röntgen zum Nobelpreis. Seine revolutionäre Entdeckung machte er nur zufällig bei einem Experiment mit einer Kathodenstrahlröhre. Ein Jahr später, 1896, bauten die Niederländer Heinrich Hoffmans und Lambertus van Kleef in Maastricht eines der ersten Röntgengeräte.

(Foto: Picture Alliance)
Arztpraxen werden auf Fehler durchleuchtet
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Der erste Herzschrittmacher wurde 1958 bei einem Patienten in Stockholm eingesetzt, nachdem es gelang ein Gerät zu entwickeln, das klein genug war. Damals mussten die Herzschrittmacher allerdings noch täglich extern neu aufgeladen werden. Heute halten sie viele Jahre, bevor ihre Batterien ausgetauscht werden müssen.

(Foto: picture-alliance/ ZBdpa/picture alliance)
Schlaganfall bei Kindern
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Der Magnetresonanztomograph, kurz MRT, hilft Ärzten dabei, sich die Organe eines Patienten ohne eine Operation ansehen zu können. Zunächst verbreitete sich die Technik in den Bereichen der Physik und Chemie. Abgebildet wurden beispielsweise flüssigkeitsgefüllte Modelle. Ab Mitte der 1970er Jahren wurde die Technik auch für die Untersuchung von Menschen genutzt. 1981 wurde die Kernspintomographie schließlich klinisch eingeführt.

(Foto: picture-alliance/ dpa)
GE Healthcare Innovations
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Bei den Fortschritten im Bereich der MR-Tomographie geht es vor allem darum, bei den Patienten Stress und Ängste zu reduzieren. Eine neue Technologie macht die Untersuchung des Kopfes in der Röhre nahezu lautlos – und das bei hoher Bildqualität. Das dumpfe laute Klopfen, das mit bis zu 120 Dezibel die Lautstärke eines startenden Düsenflugzeugs erreichen kann, weicht einem kaum noch wahrnehmbaren Geräusch.

(Foto: GE Healthcare)
GE Healthcare Innovations
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Patienten können sich heute sogar ihre eigene Entspannungswelt aufbauen: Mit Hilfe eines über einen Tablet-PC steuerbaren Systems werden während der MR-Tomographie beruhigende Naturaufnahmen an der Zimmerdecke gezeigt, dazu kommen Musik und Lichtfarben. Das Spektrum reicht vom gemütlichen Platz am Kamin über die Südseeinsel Tahiti bis hin zum Comic für Kinder – was auch immer dem Patienten am besten dabei hilft, den Stress zu reduzieren.

(Foto: GE Healthcare)
Berlin, Arzt beurteilt Roentgen-und CT-Aufnahmen
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In den 1960er Jahren arbeitete der britische Elektrotechniker Godfrey Hounsfield an der Entwicklung der ersten Prototypen für die Computertomographie, bei der Röntgenstrahlen das Körpergewebe durchdringen und dreidimensionale Computerbilder produzieren. Die erste CT-Aufnahme an einem Menschen erfolgte schließlich im Jahr 1971. Und schon ein Jahr später entschied sich das Londoner Atkinson Morley Hospital für eine Anschaffung des ersten kommerziellen Gerätes.

(Foto: Caro / Waechter)
GEHealthcare_neu
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Mathematik ist in der CT-Bildgebung der Schlüssel zu besserer Bildqualität - aber auch zur Dosisreduktion. Die sogenannte modellbasierte iterative Rekonstruktion, ein mathematisches Verfahren zur Auswertung der Bilddaten, ist ein wichtiger technischer Meilenstein, den bis heute nur ein Hersteller vollzogen hat.

Für die Strahlendosis eines CT-Unterbauchscans fallen mit dieser Technik lediglich 0,2 Millisievert (mSv) an. Zur besseren Verdeutlichung: Auf einem Langstreckenflug von Berlin nach New York ist ein Passagier einer natürlichen Umgebungsstrahlung von 0,032 – 0,075 mSv ausgesetzt. 

* 1 Flug entspricht durchschnittlich 0,06 mSv (Helmholtz-Center)
** mit VEO, gemäß EUR - 16262 EN

(Foto: GE Healthcare)

Als therapieresistent galten auch die sieben schwerstdepressiven Menschen, denen Forscher um Thomas Schläpfer von der Uniklinik Bonn einen Hirnschrittmacher einpflanzten. Bis zu sechzig verschiedene Medikamente und Therapieverfahren hatten die Kranken bereits probiert – ohne dass sich ihr Befinden verbessert hätte. Doch die THS verschaffte sechs der sieben Patienten schnell und dauerhaft Linderung. Bereits wenige Tage nach der Operation ließen bei ihnen Depressionssymptome wie Traurigkeit und Antriebsschwäche deutlich nach. Bei vieren lüftete sich der dunkle Schleier von der Seele sogar so weit, dass sie gemäß einer gängigen Beurteilungsskala – der Montgomery-Åsberg Depression Rating Scale – nicht mehr depressiv waren.

„Ein solch sensationeller Erfolg sowohl im Bezug auf die Wirkungsstärke als auch die Geschwindigkeit des Ansprechens wurde bislang mit keiner anderen Methode erzielt“, freut sich Schläpfer. Die antidepressiven Effekte hielten bis zu 18 Monate an. So lange haben die Bonner Wissenschaftler ihre Patienten nach dem Eingriff beobachtet.

Alzheimer, Essstörungen, Zwänge, Schizophrenie, Drogenabhängigkeit – man könnte meinen, es gibt kein neurologisch-psychiatrisches Leiden mehr, bei dem die tiefe Hirnstimulation nicht untersucht wird. Rejko Krüger warnt aber davor, sie vorschnell als neues Wundermittel anzupreisen. Zunächst gelte es, ausreichende wissenschaftliche Grundlagen zu schaffen, meint der Tübinger Neurologe. „Wir brauchen Studien mit einer großen Anzahl von Patienten“, sagt Krüger. „Erst dann lässt sich wirklich beurteilen, bei welchen Erkrankungen die THS noch etwas nützt.“

Andres Lozano, einer der Pioniere auf dem Gebiet, ist da weniger zurückhaltend. „Die THS ist jetzt eine bewährte Therapie bei Parkinson und Dystonie doch damit haben wir gerade einmal an der Oberfläche ihres vollen Potentials gekratzt“, meint der Neurochirurg von der University of Toronto. Ob er Recht behält, wird sich in den nächsten Jahren zeigen.

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