Intelligente Hirnstimulation

Ein neues Implantat für Parkinson- und Epilepsiepatienten kann Hirnströme messen und gezielt darauf reagieren.

Der Medizintechnikhersteller Medtronic aus Minneapolis hat ein neuartiges Gerät entwickelt, das die neuronale Aktivität im Gehirn messen und es gleichzeitig über eine Elektrode stimulieren kann. Das Activa PC+S genannte System wurde nun erstmals im Patienteneinsatz getestet. Die automatisierte Kontrolle könnte in naher Zukunft die tiefe Hirnstimulation optimieren und Ärzten helfen, solche Geräte zur Behandlung von Krankheiten einzusetzen, an die bislang nicht gedacht wurde.

Mehr als 100.000 Patienten haben bereits eine tiefe Hirnstimulation erhalten, um beispielsweise Bewegungsprobleme zu behandeln, die mit Parkinson und anderen Hirnerkrankungen einhergehen. Die Therapie wird außerdem für Menschen mit Epilepsie, schweren Depressionen und weiteren Störungen erprobt. Die ähnlich einem Schrittmacher funktionierenden Geräte liefern Stromstöße direkt in das Gehirn, um problematische neuronale Aktivitäten zu korrigieren und zu verhindern, die die Symptome auslösen. Bei aktuellen Implantaten müssen die verwendeten Impulsmuster und Stromstärken noch zuvor von einem Fachmann eingestellt werden. Später ist dann möglicherweise eine aufwendige Anpassung notwendig. Neue Geräte wie das von Medtronic könnten dies überflüssig machen.

"Alles, was heute auf dem Markt war, arbeitet noch als Ein-Weg-Simulator", sagt Joseph Neimat, Neurochirurg am Vanderbilt University Medical Center, der sich auf Implantate zur Hirnstimulation spezialisiert hat. "Die Geräte können selbst nichts aufzeichnen und somit auch nicht auf den Patienten reagieren." Besser wäre es, sagt der Experte, wenn sich die Hardware an den aktuellen Hirnstromverlauf anpassen und dann die dazu passende Stimulation durchführen würde.

Die nun erfolgenden ersten Studien an Patienten mit dem Activa PC+S sollen sicherstellen, dass das Medtronic-Gerät die elektrische Aktivität im Gehirn sicher aufzeichnen kann, während gleichzeitig eine Hirnstimulation erfolgt. Damit wird es möglich, in Echtzeit zu überprüfen, wie das Gehirn auf die tiefe Hirnstimulation reagiert. Bei Tierversuchen hat die Hardware bereits bewiesen, dass sie nicht nur die Aktivität messen kann, sondern ihren Output auch wie gewünscht anpasst. Endziel der Forscher sei ein Gerät, das eine bedarfsgerechte Therapie erlaubt, sagt Lothar Krinke, Leiter der Abteilung tiefe Hirnstimulation bei Medtronic.

Die US-Firma ist nicht der einzige Player auf dem Markt. Andere Firmen wie NeuroPace haben bereits "smarte" Stimulationsimplantate entwickelt, die epileptische Anfälle erkennen und dann mit einem Stromstoß reagieren können, der das Hirn wieder in den Takt bringen soll. Medtronic hofft, dass sein neues Implantat universell bei Patienten mit Parkinson und anderen Bewegungsstörungen sowie auch bei Epilepsie einsetzbar ist. Selbst die Behandlung von Zwangsstörungen sei denkbar.

"Das ist der Beginn eines ganz neuen Therapieansatzes", meint Robert Fisher, ein Neurologe, der das Stanford Epilepsy Center leitet. Statt einen Stimulator zu implantieren, der die elektrische Aktivität verändert, ohne auf den aktuellen Zustand des Hirns zu achten, habe man es hier mit einem intelligenten Prozess zu tun. "Wir schauen, was im Gehirn los ist und reagieren erst dann." Viele neurologische Krankheiten kommen in Episoden vor, Symptome fluktuieren in ihrer Intensität. Geräte, die elektrische Signale interpretieren können, die mit diesen Symptomen korrelieren, um dann die Hirnfunktion durch Stromimpulse zu verändern, habe es noch nicht gegeben, sagt Fisher.

Gleichzeitig helfen die Daten, die solche Systeme aufzeichnen können, in der Forschung. Bestimmte Krankheiten wie Depressionen liefen heterogen ab, sagt Ron Salomon, Psychiater an der Vanderbilt University, der an neuen Behandlungsmöglichkeiten gegen die Volkskrankheit arbeitet. Es komme oft vor, dass mehrere Gehirnbereiche betroffen seien. "Könnte man objektiv feststellen, wo es Unterschiede der neuronalen Aktivität bei den Patienten gibt, wäre es möglich, Depressionen in verschiedene neurobiologische Krankheiten zu unterteilen, statt nur auf Symptomen zu reagieren, die man äußerlich sieht."

Hinzu kommt, dass ein Gerät, das problematische neuronale Aktivitäten erkennen und interpretieren kann, um sie dann mit Stromimpulsen zu behandeln, auch von der Technik bislang noch nicht abgedeckte Krankheiten therapieren können dürfte. "Bislang ist die tiefe Hirnstimulation nur einsetzbar, wenn eine einfache Form der Stimulation ausreicht", sagt Vanderbilt-Forscher Neimat. Geräte, die automatisiert auf Zustände reagieren, könnten dagegen "zahlreiche neue Erkrankungen behandeln". (bsc)