Neue Erkenntnisse zur Tiefen Hirnstimulation

Tübinger Neurowissenschaftler kommen in einer neuen Studie der noch unvollständig verstandenen Funktionsweise der Tiefen Hirnstimulation (Deep Brain Stimulation – DBS) auf die Spur.

DBS wird seit den 90er Jahren vor allem bei Parkinson-Patienten als eine der erfolgreichsten Behandlungsmöglichkeiten eingesetzt. Dabei werden Patienten Elektroden implantiert, die einen tiefliegenden Hirnbereich erreichen.

Zur Therapie können elektrische Impulse verabreicht werden, die bei den meisten Patienten deutlich die Parkinson-Symptome Tremor (Zittern) und Rigor (Steifigkeit) vermindern und die Lebensqualität verbessern. Allein in Deutschland verfügen inzwischen mehr als 6.000 Patienten über einen solchen „Hirnschrittmacher“, die Operation wird zudem mehrere hundert Male im Jahr durchgeführt.

Wie die Tiefe Hirnstimulation genau wirkt, vermag die Medizin bis heute nicht sicher zu sagen. Neue Erkenntnisse zu den Grundlagen der Parkinson-Krankheit und zur Funktionsweise der Tiefen Hirnstimulation sind aber wertvoll, um die Therapie fortlaufend weiter zu entwickeln.

Die Forschergruppe um Dr. Daniel Weiss und Professor Alireza Gharabaghi am Werner-Reichardt-Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen stellt nun einen direkten Zusammenhang zwischen der Tiefen Hirnstimulation und den (patho)physiologischen Grundlagen der Parkinson-Krankheit her.

Die Forscher untersuchten anhand von Hirnströmen (nicht-invasiv und schmerzfrei durch Oberflächen-EEG auf der Kopfhaut gemessen), wie sich die Tiefe Hirnstimulation des Nucleus Subthalamicus auf die Verschaltung und Kommunikation von Neuronengruppen des Großhirns (Kortex) auswirkt. Sie stellten fest, dass die Tiefe Hirnstimulation des Nucleus Subthalamicus die Verarbeitung von Bewegung im Großhirn wesentlich unterstützen und stärken kann.

Zudem konnten die Forscher zeigen, dass die verbesserte Leistung des Großhirns auch geeignet war, um die motorische Verbesserung der Patienten durch die Tiefe Hirnstimulation vorherzusagen. Die Normalisierung der Großhirnfunktion bei der Parkinson-Krankheit scheint also eng mit der motorischen Verbesserung verknüpft zu sein. Zudem konnten die Forscher in Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischer Forscher Dr. Govindan zeigen, dass die Tiefe Hirnstimulation des Nucleus Subthalamicus Hirnareale dämpft, die bei der Parkinson-Krankheit übermäßig hemmend auf Bewegungsplanung und –ausführung wirken.

Die Tübinger Forscher haben damit in ihrer Arbeit wesentliche neue Funktionsmechanismen der vielfach mit sehr gutem Erfolg eingesetzten Tiefen Hirnstimulation nachgewiesen.

Über das Grundlagenverständnis der Therapiemechanismen hinaus, beinhaltet die Arbeit wertvolle Hinweise, um die Tiefe Hirnstimulation noch besser für die individuellen Bedürfnisse der Patienten zu optimieren.

Diese und weitere elektrophysiologische Biomarker können in Zukunft dazu dienen, die Tiefe Hirnstimulation noch effektiver und gezielter einzusetzen.

Optimaler Weise könnten aus der elektrischen Hirnaktivität Parkinsonsymptome bereits vorhergesagt werden, bevor sie wenige Sekunden später für den Patienten fassbar einsetzen – in der Regel gehen nämlich Anpassungen der Hirnaktivität den motorischen Symptomen und Leistungen voraus.

Die optimale Stimulation der Zukunft würde also bereits dann einsetzen, wenn die Nervenzellaktivität zwar bereits eine klinische Verschlechterung vorhersagt, diese aber noch durch elektrische Impulse behandelt werden kann, bevor sie für den Patienten überhaupt spürbar wird.

Publikation:
Daniel Weiss, Rosa Klotz, Rathinaswamy B. Govindan, Marlieke Scholten, Georgios Naros, Ander Ramos-Murguialday, Friedemann Bunjes, Christoph Meisner, Christian Plewnia, Rejko Krüger, Alireza Gharabaghi: “Subthalamic stimulation modulates cortical motor network activity and synchronization in Parkinson’s Disease. Brain“: A Journal of Neurology, 1–15, 2. Januar 2015.

Kontakt:
Dr. Daniel Weiss und Prof. Dr. Alireza Gharabaghi
Universitätsklinikum Tübingen
Telefon +49 7071 29-86448
daniel.weiss[at]uni-tuebingen.de
alireza.gharabaghi[at]uni-tuebingen.de

Für allgemeine Informationen über das CIN:
Dr. Paul Töbelmann,
Universität Tübingen
Werner-Reichardt-Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
Tel.: +49 7071 29-89108
paul.toebelmann[at]cin.uni-tuebingen.de

www.cin.uni-tuebingen.de