Krankhafter Gleichschritt
  Neues Verfahren in der Tiefenhirnstimulation hat wenig Nebenwirkungen
  Parkinson-Patienten im Spätstadium profitieren in der Regel von der hochfrequenten Tiefenhirnstimulation. Doch die elektrische Dauerreizung der krankhaften Hirnareale kann mitunter zu starken Nebenwirkungen führen. Neurowissenschaftler vom Forschungszentrum Jülich haben jetzt ein neues Verfahren entwickelt, das nicht nur schonender für den Patienten, sondern auch noch billiger ist.
 
  Häufig kommt es bei Patienten mit Morbus Parkinson bereits nach wenigen Jahren zu einem Wirkungsverlust der medikamentösen Therapie. Motorische Langzeitkomplikationen in Form von On-off-Fluktuationen und L-Dopainduzierten Dyskinesien und Dystonien stehen im Vordergrund. Der Patient wird zum Pflegefall. "Für Parkinson-Patienten, die auf Medikamente kaum noch ansprechen, ist die Implantation eines Hirnschrittmachers oft der einzige Ausweg", sagt Professor Volker Sturm, Direktor der Klinik für Stereotaxie und Funktionelle Neurochirurgie der Universität Köln. Die Krankheit könne zwar durch den chirurgischen Eingriff nicht geheilt, die Symptome aber deutlich gelindert werden.
 
  Funktionelle Ausschaltung durch Dauerreizung
  Zur Tiefenhirnstimulation wird dem Patienten über ein kleines Bohrloch im Schädel eine Elektrode in den Nucleus subthalamicus eingepflanzt. Die in einer stereotaktischen Operation millimetergenau platzierte Elektrode wird mit einem im Brustmuskel implantierten Impulsgeber verbunden. Ähnlich einem Herzschrittmacher versorgt dieser die Hirnelektrode über ein Kabel, das unter der Haut verläuft, mit 130 Strompulsen in der Sekunde. Die hochfrequente Stimulation führt zu einer Dauerdepolarisation und damit zu einer funktionellen Ausschaltung der Zellen in einem Radius von etwa 1,5 mm um die Elektrode.
  "Viele pflegebedürftige Patienten können nach der Operation ihren Alltag wieder allein meistern", sagt Sturm, der im Jahr etwa hundert Patienten einen Hirnschrittmacher einpflanzt. Es zeige sich nicht nur ein günstiger Effekt auf den Tremor, sondern auch auf die beiden anderen Kardinalsymptome der Parkinsonschen Erkrankung, Rigor und Akinese. Trotz sichtbarer Erfolge hat die hochfrequente Tiefenhirnstimulation auch ihre Schwachstellen: "Die Nervenzellen können sich im Laufe der Zeit an die Dauerstimulation gewöhnen", erklärt Professor Peter Tass, Leiter der Arbeitsgruppe Magnetenzephalographie und Hirnschrittmacher am Forschungszentrum Jülich. Die Reizstärke müsse dann entsprechend erhöht werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Dadurch könnten benachbarte gesunde Hirnbereiche in Mitleidenschaft gezogen werden, was mitunter zu schmerzhaften Empfindungsstörungen auf der Haut, zu Schwindel und zu Sprachstörungen führe.
 
  Neues Verfahren in der Entwicklung
  Wesentlich weniger Nebenwirkungen soll ein neues Verfahren haben, das derzeit von den Jülicher Neurowissenschaftlern entwickelt wird: Elektrische Störimpulse werden bei der innovativen Methode nicht mehr dauerhaft, sondern nur noch einzeln, im Abstand von wenigen Sekunden, gesendet. Durch aufwendige mathematische Berechnungen, Computersimulationen und Messungen an Patienten hat Tass herausgefunden, dass ein einzelner Doppelpuls die krankhafte Synchronisation der Nervenzellen für mehrere Sekunden unterbrechen kann. "Das funktioniert allerdings nur, wenn das elektrische Signal zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt der Erregung der Nervenzellen gesetzt wird", sagt der Neurologe und Mathematiker.
  Mit Hilfe der neu gewonnenen Erkenntnisse ist es der Arbeitsgruppe um Professor Tass jetzt gelungen, einen Prototyp des modernen Hirnschrittmachers zu entwickeln. Anders als bei herkömmlichen Schrittmachern reicht seine Reizfrequenz gerade aus, um die Zellen aus dem Takt zu bringen und ihren pathologischen Gleichschritt zu unterbrechen. Der Vorteil: Die bioelektrische Aktivität der Nervenzellen wird nicht blockiert, wie das bislang der Fall ist, sondern normalisiert und damit dem Aktivitätsmuster eines gesunden Gehirns angepasst. Frequenz und Stärke des Reizes werden dabei für jeden Patienten individuell eingestellt.
  "Die geringere Anzahl elektrischer Reize, die der Impulsgeber sendet, macht die Methode nicht nur schonender für den Patienten", sagt Professor Karl Zilles, Leiter des Instituts für Medizin am Forschungszentrum Jülich, "sie ist zudem noch billiger." Weil bei ihr im Vergleich zu der alten Methode nur ein Zehntel des Stroms verbraucht wird, halten die neuen Impulsgeber entsprechend länger. Da die Geräte aus einem kleinen versiegelten Titangehäuse bestehen, in dem sich die Batterie und die Elektronik befinden, müssen sie derzeit bereits nach vier Jahren ausgewechselt werden. Ein Impulsgeber aber kostet etwa 15 000 Euro. "Da lohnt es schon, wenn er nur doppelt so lange einsatzbereit ist wie bisher", sagt Zilles.
 
  Bedarfsgerechte Steuerung: Zukunftsvision oder bald schon Realität?
  Vier bis fünf Jahre könne es allerdings noch dauern, schätzt der Mediziner, bis das Verfahren in der Praxis eingesetzt werde. Bis dahin läuft die Forschung der Wissenschaftler aus Jülich auf Hochtouren. Ihr Ziel ist es, dass der Hirnschrittmacher in Zukunft nur noch bei Bedarf in die Arbeit des Gehirns eingreift. Hierfür würde ein Sensor die beginnende Synchronisation der Nervenzellen messen und daraufhin automatisch den elektrischen Reiz abgeben.
  Zilles zieht einen Vergleich zur Entwicklung der Herzschrittmacher: "Die ersten Schrittmacher haben ganz stur 72 Mal in der Sekunde einen Impuls gegeben. Heute springt der Schrittmacher nur dann an, wenn er gebraucht wird." Ähnlich werde, so hofft er, auch die Entwicklung bei den Hirnschrittmachern sein.