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Samstag, 27.05.2017
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Parkinson: Hirnschrittmacher koordiniert Nervenzellen

Gezielte elektrische Hirn-Stimulation als neue Therapieform

Schrittmacher helfen nicht nur Herzkranken, sie können auch dem Gehirn auf die Sprünge helfen: Bei Parkinsonpatienten sorgen kleine elektrische Impulse dafür, dass die Nervenzellen wieder im richtigen Rhythmus feuern. Für die Entwicklung eines solchen Hirnschrittmachers wurden jetzt zwei Wissenchaftler mit dem renommierten Erwin Schrödinger-Preis ausgezeichnet.
Gehirn

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Parkinson ist eine der häufigsten Erkrankungen des Nervensystems. In Deutschland gibt es etwa 150.000 Parkinson-Patienten. Allerdings werden viele Fälle nicht erfasst, so dass Schätzungen sogar von 250.000 bis 400.000 Betroffenen ausgehen. Bei Parkinson-Patienten signalisieren bestimmte Nervenzellen des Gehirns fehlerhaft: Während gesunde Nervenzellen ihre Signale gezielt und aufeinander folgend wie beim Dominoeffekt von einer Zelle zur nächsten weitergeben, feuern bei Erkrankten die Nervenzellen einer bestimmten Hirnregion synchron, das heißt alle gleichzeitig. Als Folge hat der Patient Schwierigkeiten, seine Feinmotorik zu steuern: Die Hände zittern stark, einfache Tätigkeiten wie das Binden der Schuhe, das Zuknöpfen der Kleidung oder das Schreiben werden unmöglich. Später kommen Steifheit und Verlangsamung hinzu. Schließlich ist der Patient bewegungsunfähig.

Bisherige Therapien nur begrenzt wirksam


Dopamin hemmt beim gesunden Menschen die Nervenzellen und sorgt dafür, dass nicht alle Zellen gleichzeitig ihre Signale abgeben. Bei vielen Parkinson-Patienten produzieren bestimmte Zellen im Gehirn den Botenstoff Dopamin zu wenig oder gar nicht mehr. Eine medikamentöse Behandlung mit Dopamin hilft vielen Patienten nur für eine begrenzte Zeit und zeigt danach keine Wirkung mehr beziehungsweise führt nicht selten zu massiven Nebenwirkungen.

Bislang hilft diesen Menschen nur noch die Behandlungsmethode der tiefen Hirnstimulation. Dabei implantieren Neurochirurgen den Patienten eine kleine Elektrode, die Stromstöße hoher Frequenz an die kranke Hirnregion abgibt. Das unterdrückt die Nervenimpulse. Bisher erfolgte die elektrische Stimulation als „Dauerfeuer“. Diese Form der Hirnschrittmacher-Behandlung ist inzwischen eine hochwirksame Standardbehandlung für Patienten, denen medikamentös nicht mehr geholfen werden kann. Aber auch diese Methode hat ihre Grenzen: Eine Anzahl von Patienten sprechen auf diese Behandlung nicht an oder haben Nebenwirkungen. Bei anderen sinkt der therapeutische Effekt oder verschwindet im Laufe der Behandlung völlig.


Bedarfsgerechte Impulse statt Dauerfeuer


Professor Dr. Dr. Peter A. Tass vom Forschungszentrum Jülich, derjetzt mit dem Wissenschaftspreis des Stifterverbandes – Erwin Schrödinger-Preis – geehrt wurde, hat gemeinsam mit seinen Mitarbeitern das synchrone Feuern der betroffenen Hirngebiete in mathematischen Modellen nachgebildet. Mit Methoden der Mathematik und Physik entwickelten sie Stimulationstechniken, die durch das Ausnutzen von Selbstorganisations-Vorgängen der Nervenzellverbände ganz besonders effektiv und schonend wirken. Die neu erworbenen Erkenntnisse ermöglichten es den Wissenschaftlern, ein neues Verfahren zur Hirnstimulierung zu entwickeln, das einzelne elektrische Impulse bedarfsgesteuert an unterschiedliche Gruppen von Nervenzellen verabreicht.

Bei dem Verfahren werden die Nervenimpulse nicht wie bei herkömmlichen Implantaten unterdrückt, sondern aus dem Takt gebracht, also desynchronisiert. Wie die erfolgreiche erste klinische Erprobung gemeinsam mit Forschungspartner und zweitem Preisträger Professor Dr. Volker Sturm vom Universitätsklinikum Köln zeigte, wird das Zittern bei Patienten mit Parkinson oder Multipler Sklerose besser und mit erheblich weniger Reizstrom unterdrückt. Deshalb ist zu erwarten, dass diese milde, aber sehr effiziente Modulation der Nervenzelltätigkeit im Dauergebrauch weniger Nebenwirkungen hervorrufen wird. Darüber hinaus scheint die Methode auch für die Behandlung anderer neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen ein Lichtblick zu sein.

Der mit 50.000 Euro dotierte Erwin-Schrödinger-Preis wird jährlich für herausragende interdisziplinäre Forschung vergeben. Der Mediziner, Mathematiker und Physiker Tass leitet die Arbeitsgruppe Magnetenzephalographie und Hirnschrittmacher des Instituts für Medizin am Forschungszentrum Jülich, der Mediziner Sturm ist Direktor der Klinik für Stereotaxie und Funktionelle Neurochirurgie der Universität Köln.
(Helmholtz-Gemeinschaft, 03.08.2005 - NPO)
 
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