Die Forschung wendet enorme Anstrengungen auf, um wirkungsvolle Therapien für neurologische Erkrankungen zu finden. Jetzt entwickelte ein Forscherteam an der Medizinischen Universität Wien eine Ultraschall-Therapie zur Hirnstimulation, die zu einem Durchbruch führen könnte.
Neurologische Erkrankungen wie Parkinson-Krankheit, Alzheimer Demenz und Multiple Sklerose führen zu einem fortschreitenden Verlust von Nervenzellen im Gehirn. Betroffene leiden unter Erinnerungslücken, Sprachstörungen, Stimmungsschwankungen, reduzierter Bewegungsfähigkeit sowie dem für Parkinson typischen Muskelzittern. Ideal wären nicht-invasive Therapiemöglichkeiten zur Hirnstimulation. Diese sind zwar vorhanden, bleiben aber noch hinter den Erwartungen zurück. Ein Beispiel für eine gängige nicht-invasive Therapie ist die auf Elektromagnetik basierende Transkranielle Magnetstimulation (TMS), bei der die Nervenzellen im Gehirn via Magnetfeldern aktiviert oder auch gehemmt werden. Eine gezielte und tiefgehende Hirnstimulation ist mit dieser Methode nicht möglich.
Ultraschall-Therapie
Als vielversprechende Alternative werden Ultraschall-Therapien gehandelt. Zentrum der Forschung an neuen Ultraschallverfahren zur Hirnstimulation sind die Vereinigten Staaten von Amerika, wo man die Technologie unter dem Begriff Focused Ultrasound (FUS) zusammenfasst.
Jetzt war es allerdings ein interuniversitäres Cluster an der Medizinischen Universität Wien, das nach sechs Jahren Forschung von ersten Behandlungserfolgen im Labor berichtete. Das Team präsentierte die weltweit erste Ultraschall-Therapie, die es möglich macht, Nervenzellen im Gehirn nicht-invasiv zu aktivieren. Die sogenannte Transkranielle Pulsstimulation mit Ultraschall (TPS) basiert auf einem Ultraschall-Puls, der direkt am Schädelknochen angesetzt wird und alle Hirnareale gezielt ansteuern und aktivieren kann. Die Methode ist schmerzfrei und kann bei vollem Bewusstsein erfolgen.
Navigationssystem
Höchste Präzision ist nicht allein deshalb notwendig, weil diese Hirnareale bei jedem Patienten anders liegen können. Deshalb wird vor der Behandlung mittels Magnetresonanz eine Landkarte vom Gehirn des Patienten angelegt. Dank eines Navigationssystems kann der Neurologe am Bildschirm genau mitverfolgen, wo der Puls ansetzen muss und dadurch genau steuern.
Wie Projektleiter Professor Roland Beisteiner erklärt, war die Entwicklung eben dieses Pulsverfahrens mit Navigationsmöglichkeit die größte Herausforderung.
Pilotergebnisse
Im Laborversuch wiesen die Probanden eine steigende Gedächtnisleistung auf. Manche berichteten auch von einer deutlichen Stimmungsverbesserung. Es fiel ihnen wieder leichter, körperlich aktiv zu sein und sich aktiv an Unterhaltungen zu beteiligen. Sollten sich diese Pilotergebnisse bestätigen, gehen Neurowissenschafter von einem Durchbruch bei Behandlungsmöglichkeiten für Hirnerkrankungen aus.
Es besteht die Hoffnung, dass die Transkranielle Pulsstimulation in Zukunft auch invasive Verfahren zumindest teilweise ersetzen kann. Ein gängiges invasives Verfahren ist eine Operation, bei der Stimulationselektroden in tiefe Hirnareale eingesetzt werden.
Die Frage, ob die Transkranielle Pulsstimulation auch noch andere etablierte Therapieformen wie Medikamente und Physio- oder Ergotherapie ersetzen könnte, verneint der Forscher: „Es handelt sich um eine Zusatztherapie das heißt, zusätzlich und parallel zu allen etablierten Therapieformen einsetzbar. Der Patient könne die laufenden Therapien weiterführen und erhalte eine zusätzliche Verbesserungschance.“
Im Interview spricht Professor Roland Beisteiner über das Potenzial der neuen Technologie:
TPS ist die weltweit erste Ultraschall-Therapie, die es möglich macht, Nervenzellen im Gehirn nicht-invasiv zu aktivieren. Von welchem Forschungsstand sind Sie ausgegangen?
Es gibt seit vielen Jahren Versuche mit elektrophysiologischen Methoden therapeutische Hirnaktivierung durchzuführen. Beispiele dafür sind die Transkranielle Magnetstimulation und die Transkranielle Gleichstromstimulation. (Anmerkung: Erstere basiert auf Magnetfeldern und letztere auf Elektroden)
Das Besondere an Ultraschallverfahren ist, dass hier erstmals
- auch in der Tiefe des Gehirns gezielt Nervenzellen aktiviert werden können;
- das Zielen in krankhaften Gehirnen viel zuverlässiger möglich ist;
Durch krankhafte Hirnveränderungen ändert sich nämlich die Leitfähigkeit im Gehirn, wodurch es zu Schwierigkeiten beim Anvisieren der gewünschten Hirnregionen mit elektrophysiologischen Verfahren kommen kann.
Was ist die Innovation an der von Ihnen entwickelten Transkraniellen Pulsstimulation?
Das besondere an TPS ist die Verwendung einer neuen Methode mit ultrakurzen Pulsen. Das verbessert die Zielfähigkeit und birgt keine Gefahr einer Hirnerwärmung. Ferner ist TPS weltweit die einzige Methode mit einer klinischen Zulassung für Hirnstimulation.
Unsere Arbeit bezieht sich ausschließlich auf Hirnstimulation.
Und wie können wir uns den Verlauf von Therapien mit Transkranieller Pulsstimulierung vorstellen? Wie nachhaltig sind die Ergebnisse?
Das ist Gegenstand weiterer wissenschaftlicher Untersuchungen. In unserer Pilotstudie haben wir sechs Behandlungen von circa einer Stunde Dauer innerhalb von zwei Wochen durchgeführt. Dabei haben wir Gedächtnisverbesserungen bis zu drei Monaten Dauer erreicht.
Zur Zugänglichkeit der Therapie: Wäre die Therapie problemlos für Viele zugänglich?
Aktuell ist nur ein Einschluss in Studien möglich.
Anmerkung: Für weitere wissenschaftliche Studien zur Evaluierung der Ergebnisse werden noch Probanden mit der Diagnose Alzheimer oder Parkinson gesucht, die sonst keine Hirnerkrankungen haben.
Danke für das Gespräch.
Den Forschungserfolg führt Professor Beisteiner übrigens wesentlich auf die multidisziplinäre Expertise zurück. Der Facharzt für Neurologie und Psychiatrie arbeitete in einem interuniversitären Cluster mit Tecumseh Fitch, dem Leiter des Instituts für Kognitionsbiologie an der Medizinischen Universität Wien. Für die technische Entwicklung waren Ernst Marlinghaus, Forschungsleiter bei Storz Medical und Henning Lohse-Busch, Facharzt für Physikalische und Rehabilitative Medizin verantwortlich.
Originalpublikation:
Advanced Science”Transcranial Pulse Stimulation with Ultrasound in Alzheimer’s Disease – A New Navigated Focal Brain Therapy.” Roland Beisteiner, Eva Matt, Christina Fan, Heike Baldysiak, Marleen Schönfeld, Tabea Philippi-Novak, Ahmad Amini, Tuna Aslan, Raphael Reinecke, Johann Lehrner, Alexandra Weber, Ulrike Reime, Cédric Goldenstedt, Ernst Marlinghaus, Mark Hallett, Henning Lohse-Busch. DOI: 10.1002/advs.201902583.
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