Schrittmacher im Schädel

Funktionsweise ungeklärt

Den zweiten Teil der Operation, der entweder direkt im Anschluss oder in den nächsten Tagen stattfindet, verbringen die Patienten dagegen in Vollnarkose. Dabei bekommen sie den eigentlichen Hirnschrittmacher, ein etwa zigarettenschachtelgroßes Gerät, unter die Brusthaut implantiert und von dort aus unter der Haut ein Verbindungskabel zu den Elektroden gelegt. Nun nehmen Neurologen patientenindividuell die Grundeinstellungen des Geräts vor, wobei die Impulsfrequenz in der Regel zwischen 100 und 200 Hertz liegt.

»Was sie im Gehirn genau bewirkt, ist immer noch nicht richtig verstanden«, sagte der Neurologe Professor Dr. Jens Volkmann, der zu Deuschls Team gehört, bei seinem Vortrag auf dem DGPPN-Kongress. »Nach dem jetzigen Forschungsstand unterdrückt die Hochfrequenzstimulation die Fähigkeit von Nervenzellen, selbst noch Signale zu senden, und hemmt so das Hirngewebe in der unmittelbaren Umgebung der Elektrode.« In größerer Entfernung, also wohl bei den nachgeschalteten Nerven, scheine dagegen ein anregender Effekt zu entstehen. Als Folge dieser komplexen Mechanismen normalisierten sich gestörte Hirnfunktionen. »Dabei hängt die genaue Wirkung von der Platzierung der Elektrode ab.«

Als besonders geeigneten Zielort bei Parkinson-Patienten haben Forscher den Nu­cleus subthalamicus ausgemacht. Dieser Nervengewebskern befindet sich im Zwischenhirn und zählt zu den Basalganglien, die Bewegungsabläufe koordinieren. Im Zuge einer Parkinson-Erkrankung empfängt er zu wenig Signale durch den Botenstoff Dopamin. Darauf reagiert er mit einer abnormen Übererregtheit und bremst seinerseits nachgeschaltete Hirnregionen aus. Letztlich entstehen die typischen Symp­tome der Parkinson-Krankheit. Dazu zählen Bewegungsarmut (Akinese), Muskelsteifheit (Rigor) und ein Zittern in Ruhe (Ruhetremor). Diese Krankheitszeichen bessern sich oft deutlich, sobald der Hirnschrittmacher dem Nucleus subthalamicus den Takt vorgibt. »Sie verschwinden dann meist schlagartig mit dem Einschalten des Stroms, kehren allerdings beim Abstellen sofort zurück«, sagte Volkmann. »Die tiefe Hirnstimulation ist bei Parkinson-Patienten am besten etabliert und untersucht«, betonte Deuschl. Dazu hat er selbst mit beigetragen. 2006 veröffentlichten er und seine Kollegen im »New England Journal of Medicine« eine klinische Vergleichsstudie, wonach die Stimulation des Nuclues subthalamicus bei schwerem, fortgeschrittenen Parkinson deutlich mehr Wirkung zeigt als Medikamente gegen die Erkrankung. An der Untersuchung nahmen 156 Patienten teil, die Hälfte von ihnen bekam einen Hirnschrittmacher eingesetzt. Sechs Monate später lag die Lebensqualität der Operierten rund 20 Prozent über der der Vergleichsgruppe, ihre motorische Beweglichkeit sogar etwa 40 Prozent.

»Inzwischen bestätigt eine zweite klinische Studie mit einem ganz ähnlichen Design dieses Ergebnis«, berichtete Deuschl. Sie stammt von Dr. Frances M. Weaver und Kollegen vom US-amerikanischen Hines VA Hospital, umfasste 255 Teilnehmer, die entweder Medikamente oder eine tiefe Hirnstimulation bekamen, und erschien Anfang 2009 im Fachjournal »JAMA«. »Schon vor diesen Studienerfolgen hatte die praktische klinische Erfahrung gezeigt, dass viele als austherapiert geltende Patienten von der tiefen Hirnstimulation profitieren«, sagte Deuschl. Seiner Einschätzung entsprechend, erstatten die Krankenkassen die Kosten für die einschneidende Parkinson-Therapie. Dasselbe gilt bezüglich des essenziellen Tremors. Hier dient in der Regel eine andere Hirnregion, der im Thalamus befindliche Nucleus ventralis intermedius, als Zielort der Elektrode.

Bei der Behandlung der Bewegungsstörungen bemerkten die Mediziner einen verblüffenden Nebeneffekt: Nicht nur die Motorik der Patienten ändert sich infolge der Depression, sondern mitunter auch ihre Stimmung. »So beobachten wir oft ein übermäßig euphorisches Verhalten und Impulskontrollstörungen, etwa ein gesteigertes sexuelles Verlangen«, sagte Deuschl. Manche Patienten reagierten regelrecht manisch auf den Chip im Kopf, insbesondere bei hohen Stimulationsfrequenzen, ergänzte Volkmann und veranschaulichte diese Beobachtung mit einem kurzen Film. Dieser zeigt einen frisch operierten Patienten, der auf einem Stuhl im Untersuchungsraum sitzt und beim Eintritt seines Arztes in schallendes Gelächter ausbricht, mit dem Finger auf den Weißkittel zeigend. »Das geht oft minutenlang so«, kommentierte Volkmann und setzte trocken hinterher: »Meistens hilft Strom-Abschalten, oft reicht auch Impulsfrequenz-Senken.«

Die seelische Beeinflussung liegt wohl daran, dass die stimulierten Nervengebiete in Verbindung mit Hirnregionen stehen, die Gefühle bilden und verarbeiten. Das vermuten inzwischen viele Forscher, und sie versuchen, diesen Effekt für die Therapie psychischer Erkrankungen zu nutzen. Einer von ihnen, Thomas Schläpfer von der psychiatrischen Klinik am Universitätsklinikum Bonn, hielt ebenfalls einen Vortrag beim DGPPN-Kongress. Er erforscht die Wirkung der tiefen Hirnstimulation bei schweren Depressionen. Dabei kooperiert er mit dem Neurochirurgen Professor Dr. Volker Sturm, dem Leiter des Zentrums für Neurochirurgie am Universitätsklinikum Köln. Als Zielort für die Stimulation wählten die Forscher den Nucleus accumbens. Diese Struktur im unteren Teil des Vorderhirns gilt als Sitz des Belohnungssystems, das Freude und Vorfreude steuert. Tatsächlich scheint die Stimulation als Stimmungsaufheller zu wirken. Das besagen zumindest Studienergebnisse, die Schläpfers und Sturms Team kürzlich im Fachjournal »Biological Psychiatry« veröffentlichten. Die Untersuchung umfasste zehn depressive Patienten, die weder auf Psychopharmaka noch auf Psycho- oder Elektrokrampftherapien angesprochen hatten. Immerhin fünf von ihnen reagierten auf die Stimulation mit einer deutlichen Symptomlinderung gemäß einer entsprechenden Messskala, der Hamilton Depression Rating Scale. »Auch klinische Studien einer kanadischen und einer US-amerikanischen Forschergruppe zeigen ähnlich gute Ergebnisse, allerdings unter Nutzung abweichender Zielorte für die Elektroden«, sagte Schläpfer. »Offenbar befinden sie sich alle drei an verschiedenen Stellen im selben Regelkreis.«

Einsatz in der Psychiatrie

Weltweit liefen und laufen auch schon klinische Studien zur tiefen Hirnstimulation bei anderen psychischen oder neurologischen Erkrankungen, nämlich Zwangsstörungen, Tourette-Syndrom, chronischen Schmerzen und Epilepsie. Einen Überblick geben Dr. Clement Hamani und Kollegen von der Abteilung für Neurochirurgie der Universität Toronto in einem aktuellen Übersichtsartikel, den sie 2009 im Fachjournal »Neurosurgery Focus« veröffentlichten. Bei der Lektüre fallen zum einen die niedrigen Patientenzahlen in den einzelnen Studien auf, zum anderen ein breites Spektrum an Stimulationsorten – offenbar ergründen die Forscher noch, wo die idealen Zielpunkte der Elektroden bei den einzelnen Erkrankungen liegen.

Ferner geht aus dem Artikel hervor, dass das Feld sich in Aufbruchsstimmung befindet. Zumindest nennen Hamani und Kollegen noch einen ganzen Strauß an körperlichen und seelischen Problemen, die zumindest zum Teil im Gehirn wurzeln, bei denen die Schrittmacher also einen Nutzen bringen könnten: Angst- und Suchterkrankungen, Übergewicht und Bluthochdruck, Aggressivität, Wachkoma und Demenz. »Manche Forscher vermuten sogar, dass die Technik die Gedächtnisfunktion bei Gesunden aufbessern könnte«, sagte Deuschl.

Hierin sehen Kritiker eine Art Hirndoping. Andere fürchten, dass die Maschine im Kopf womöglich das Kommando über Gedanken, Gefühle und Charakter übernimmt. »Die tiefe Hirnstimulation eignet sich nicht für Gesunde«, betonte Deuschl, »sondern nur für Patienten mit schweren belastenden Symptomen, bei denen sämtliche anderen Therapien versagt haben.« Denn die Technik berge durchaus Risiken. Trotz aller Berechnungen könnten die Elektroden Blutgefäße verletzen. Entsprechend erleide im internationalen Schnitt etwa 1 Prozent der Behandelten eine Hirnblutung. Zudem bringt die Einführung von Fremdkörpern in den Organismus ein erhöhtes Infektionsrisiko mit sich, und die Stimulation verursacht mitunter neurologische oder psychische Nebenwirkungen. In diesem Zusammenhang berichtete Deuschl von einer Studie, die Dr. Valerie Voon und Kollegen von den National Institutes of Health im US-amerikanischen Bethesda Ende 2009 im Fachjournal »Brain« veröffentlichten. Demnach liegt die Selbstmordrate von Parkinson-Patienten im ersten Jahr nach der Elektroden-Implantation etwa 16-mal so hoch wie die der Allgemeinbevölkerung. »Wir sollten also sicherheitshalber vor der Operation und bei den Kontrolluntersuchungen danach immer ein Risikoprofil bezüglich Selbstmordtendenzen erstellen«, so Deuschl. Grundsätzlich sei genau zu prüfen, ob ein Patient von seiner körperlichen und seelischen Verfassung her für den Eingriff infrage komme – und ob er sich tatsächlich schon am Ende der therapeutischen Leiter befinde. Als beruhigendes Argument gilt, dass die tiefe Hirnstimulation nach dem jetzigen Forschungsstand anscheinend keine bleibenden Veränderungen im Gehirn verursacht. Wenn die Behandlung einem Patienten nicht recht nützt oder gar schadet, schaltet der Arzt den Strom ab und entfernt gegebenenfalls die Elektroden. Dann folgt das Gehirn wieder seinen eigenen Impulsen. /