Die Wirkung elektrischer Hirnstimulation besser vorhersagen

Die elektrische Hirnstimulation gilt als vielversprechende Methode, um neurologische und psychiatrische Erkrankungen zu behandeln – aber auch, um die Wirkungsweise des Gehirns besser zu verstehen. Nun hat ein Oldenburger Forscherteam um die Psychologen Prof. Christoph Herrmann und Dr. Florian Kasten herausgefunden, wie sich die Wirkung des Verfahrens bei einzelnen Patienten besser vorhersagen lässt. „Das Ergebnis ist ein Meilenstein auf dem Weg zur zukünftigen therapeutischen Anwendung der Methode“, sagt Herrmann, der an der Universität Oldenburg die Abteilung Allgemeine Psychologie leitet. 

Mit der transkraniellen Wechselstromstimulation können Stärke und Frequenz der elektrischen Hirnaktivität beeinflusst werden. Ziel der Behandlung ist es meist, die Aktivität erkrankter Hirnregionen zu normalisieren. „Bislang waren die Effekte der Hirnstimulation aber meist relativ schwach und sehr variabel“, berichtet Kasten. Kritiker stellten die Wirksamkeit des Verfahrens daher generell in Frage.

Das Team um Herrmann und Kasten hat nun untersucht, welchen Einfluss individuelle anatomische Unterschiede auf die Wirkung der elektrischen Hirnstimulation haben. Dafür fertigten sie von 40 Probanden zunächst mithilfe des Magnetresonanztomographen (MRT) strukturelle Bilder des Gehirns an. So konnten sie Karten des individuellen Stromflusses durch das Gehirn berechnen. Außerdem stellten sie mittels Magnetoenzephalographie (MEG) Karten der Hirnaktivität der Probanden her. Dieses Verfahren misst die schwache magnetische Aktivität des Gehirns durch einige hundert äußere Sensoren.

Von den Probanden erhielten 20 eine 20-minütige Hirnstimulation, 20 weitere Probanden nur eine Scheinbehandlung. Dabei zeigte sich, dass die Hirnstimulation dann eine starke Wirkung erzielt, wenn sich die berechnete Karte des Stromflusses im Gehirn und die Karte der Hirnaktivität bei einer Versuchsperson stark gleichen. Wenn es weniger Zusammenhänge zwischen beiden gibt, wirkt sich die Hirnstimulation entsprechend schwächer aus. Die Resultate erlauben es den Forschern nun, die Effekte der Hirnstimulation besser als bisher vorauszusagen.

Originalpublikation:
Kasten F et al.: Integrating electric field modeling and neuroimaging to explain inter-individual variability of tACS effects.
Nat Comm 2019;10:5427.