Neue Methode im Bereich der nicht-invasiven Hirnforschung entwickelt

Elektrische Ströme werden seit vielen Jahrzehnten in der Behandlung neurologischer sowie psychiatrischer Erkrankungen erfolgreich eingesetzt. Doch bisher war unklar, was während einer solchen Neurostimulation im Gehirn passiert. Stimulationsabhängige Interferenzen verhinderten die zuverlässige Aufzeichnung der hirneigenen elektrischen Aktivität.

An der Universität Tübingen ist es Neurowissenschaftlern nun erstmals gelungen, die neuromagnetische Hirnaktivität im Millisekundenbereich zu messen, während das Gehirn eines menschlichen Probanden mit elektrischen Strömen stimuliert wurde. Dr. Surjo R. Soekadar, Leiter der Arbeitsgruppe Angewandte Neurotechnologie vom Tübinger Universitätsklinikum für Psychiatrie und Psychotherapie und Erstautor der Studie, will die neue Methode nun zur Weiterentwicklung etablierter Neurostimulationsverfahren einsetzen.

So sollen neue Ansätze in der Behandlung neuropsychiatrischer Erkrankungen wie Schlaganfall, Depressionen oder chronischen Schmerzen genutzt werden. Die im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der Universität Tübingen und den National Institutes of Health (NIH) in den USA entwickelte Methode wurde nun in dem Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.

Im Gegensatz zu früheren Untersuchungsmethoden, bei denen lediglich der Sauerstoffverbrauch oder die Durchblutung des Gehirns während einer elektrischen Hirnstimulation gemessen werden konnte, gibt die neue Methode nun über die direkten Wirkungen der Stimulation auf die elektrische Aktivität des Gehirns Aufschluss. Erreicht wird dies durch die Kombination spezieller mathematischer Algorithmen, die beispielsweise auch in der Sonartechnik oder bei Freisprechanlagen verwendet werden, mit speziellen Stimulationselektroden, die von den neuromagnetischen Feldern des Gehirns ungestört durchdrungen werden können. Dadurch wird es nun möglich, zahlreiche grundlagenwissenschaftliche Fragen zur Funktionsweise des Gehirns zu klären. So ist beispielsweise die Rolle hirnelektrischer Oszillationen seit ihrer Entdeckung in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts noch weitgehend ungeklärt.

Zwar wurde schon früh eine Verbindung zwischen krankheitsspezifischem Verhalten und der Veränderung hirnelektrischer Oszillationen vermutet, der genaue Zusammenhang blieb jedoch weitgehend im Dunkeln. Die neue Methode verspricht hier wichtige Erkenntnisse. Zudem kann die elektrische Stimulation nun unmittelbar auf die individuelle Aktivität des Gehirns abgestimmt oder simultan mit einer sogenannten Gehirn-Computer-Schnittstelle oder einem Neurofeedback-System kombiniert werden. Die Forscher erwarten, dass die neuen Erkenntnisse für die Behandlung neuropsychiatrischer Erkrankungen von großem Nutzen sein werden.

Originalveröffentlichung:
Surjo R. Soekadar, Matthias Witkowski, Eliana G. Cossio, Niels Birbaumer, Stephen E. Robinson & Leonardo G. Cohen: „In vivo assessment of human brain oscillations during application of transcra-nial electric currents“. Nature Communications (2013), www.nature.com/naturecommunications, DOI: 10.1038/ncomms3032

Kontakt:
Dr. Surjo Soekadar
Universität Tübingen
Universitätsklinikum für Psychiatrie und Psychotherapie
Arbeitsgruppe Angewandte Neurotechnologie
surjo.soekadar[at]uni-tuebingen.de