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Strom lässt Nager-Ohren wackeln Neue Hirnstimulation funktioniert bei Mäusen

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Mäuse haben wesentlich kleinere Gehirne als Menschen.

(Foto: picture alliance / dpa)

Depression, Tourette, Parkinson: Mit tiefer Hirnstimulation kann man Patienten helfen, bei denen herkömmliche Therapien nicht anschlagen. Doch die Elektroden müssen exakt im Gehirn positioniert werden. Eine neue Therapie könnte das umgehen.

Forscher haben mit Stromfeldern von außen Mäusepfoten und -ohren in Bewegung gesetzt. Sie legten Elektroden auf die Schädel der Tiere, die daraufhin mit dem linken oder dem rechten Ohr wackelten. In einem weiteren Versuch hätten die Tiere die Vorderpfoten oder Schnurrhaare jeweils einer Seite bewegt, berichtet ein Team um Edward Boyden vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Bislang ist es für die Tiefenhirnstimulation nötig, Elektroden ins Gehirn einzuführen. Ärzte nutzen die Technik etwa bei Parkinsonpatienten, um das Zittern zu unterdrücken. Deutsche Forscher halten das neue Verfahren für sehr interessant.

Eine Hirnstimulation von außen ist zwar schon möglich. Sie funktioniere aber nur in äußeren Hirnregionen und reiche nicht bis in tiefe Hirnbereiche wie den Hippocampus, schreiben die Autoren. Die Frage sei gewesen, wie man tiefe Ziele von außen stimulieren könne, ohne die darüberliegenden Regionen zu beeinflussen, sagt Boyden.

Hohe und tiefe Frequenzen

Die Lösung beschreiben die Forscher im Fachjournal "Cell": Das Team nutzt die Tatsache, dass Nervenzellen nur von Feldern mit tiefen Frequenzen aktiviert werden. Elektrische Felder mit hohen Frequenzen gehen hindurch, ohne eine Reaktion hervorzurufen. Die Forscher senden ein hochfrequentes Feld von einer Stelle des Schädels in das Hirn hinein und ein zweites von einer anderen. Beide richten sie so aus, dass sie sich genau in der gewünschten Region im Hirn überlappen.

Der Trick: Die Felder haben einen ganz kleinen Frequenzunterschied, so dass die Nervenzellen an dem Punkt, an dem sich die Felder treffen, einer Art Hülle von niedrigerer Frequenz ausgesetzt sind. Ein Beispiel: Wenn ein elektrisches Feld von 2010 Hertz von einer Elektrode an einer Schädelstelle kommt und eines von 2000 Hertz von einer anderen Stelle, dann erzeugen sie in der gewünschten Hirnregion eine Art Hülle mit 10 Hertz. Die Nervenzellen feuern daraufhin mit einer Frequenz von 10 Hertz. Das tun Nervenzellen auch, wenn sie direkt mit 10 Hertz bestrahlt werden.

Mechanismus gibt noch Rätsel auf

Wie das Ganze im Detail funktioniert, wissen die Forscher selbst noch nicht. "Wir haben den exakten Mechanismus noch nicht genau erkannt", sagt Boyden. Es könne sein, dass Nervenzellen auf die verschiedenen elektrischen Felder reagieren und gerade bei einem bestimmten Frequenzunterschied aktiv werden. Es könne aber auch anders sein.

Jedenfalls funktioniert die Technik. Zunächst überprüften die Forscher die Ergebnisse mit Hilfe des eigens in die Mäuse eingepflanzten Gens C-fos, das ein leuchtendes Eiweiß produziert. So konnten sie sehen, welche Hirnregionen aktiviert wurden. Anschließend stimulierten sie spezielle Regionen gezielt, worauf die Mäuse wie gewünscht rechte und linke Ohren, Vorderpfoten und Schnurrhaare bewegten.

In weiteren Experimenten überprüften sie etwaige Nebenwirkungen: Weder Hirnregionen noch Nervenzellen wurden demnach ungewöhnlich erhitzt oder anderweitig geschädigt. Es gab auch keine Krämpfe. Die Technik könne auch für die Hirnforschung am Menschen genutzt werden, sagt Boyden. Das Team will bald mit klinischen Versuchen beginnen.

Für Menschen denkbar

"Das ist eine verblüffend einfache Idee", sagte der Neurologe Alfons Schnitzler, Direktor des Instituts für Klinische Neurowissenschaften und Medizinische Psychologie an der Uniklinik Düsseldorf. Prinzipiell sei die Technik auch zum Einsatz beim Menschen denkbar. Die Herausforderung bestehe nun darin, den exakten Ort anzusteuern.

Bislang gebe es noch keine allgemein akzeptierte tiefe Hirnstimulation von außen, bestätigte die Direktorin der Klinik und Poliklinik für Neurologie von der Uniklinik Greifswald, Agnes Flöel. Aber Menschen seien natürlich keine Mäuse und ihr Schädel wesentlich größer. Es sei daher spannend, ob die Technik auch beim Menschen wirke. Besonders interessant wäre es, wenn man das Verfahren auch bei Demenz anwenden könnte.

"Bei Schlaganfall funktioniert eine Hirnstimulation von außen in Studien ganz gut, weil die zu stimulierenden Hirnbereiche an der Oberfläche liegen", erklärte Flöel. In einer ihrer Studien mit 26 Patienten mit Sprachstörungen hätten ein Training und eine elektrische Stimulation zu alltagsrelevanten Verbesserungen geführt. Eine größere Studie sei geplant.

Quelle: n-tv.de, Simone Humml, dpa

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