„Neuro-Doping“ durch Elektrostimulation von Hirnregionen?

Die Tiefe Hirnstimulation (THS) hilft Parkinson-Patienten, ihre Bewegungen wieder besser zu kontrollieren. Ein US-Forscherteam aus Massachusetts hat nun untersucht, ob Elektrostimulation auch bei psychischen Erkrankungen wie Depression, Angst oder Sucht helfen könnte, die oft eingeschränkte kognitive Kontrolle zu verbessern.

Defizite bei der kognitiven Kontrolle kommen bei psychischen Erkrankungen wie Depression, Angst oder Sucht häufig vor. In der Studie wurden 21 Epilepsie-Patienten untersucht, denen Elektroden ins Gehirn implantiert wurden, um den Ausgangspunkt ihrer epileptischen Anfälle zu finden. Das Forscherteam nutzte diese Elektroden, um Teile des Gehirns zu beobachten und mittels elektrischer Stimulation die kognitive Kontrolle zu verbessern. Maßstab hierfür war ein sogenannter Multi-Source-Interference-Test (MSIT): Die Probanden mussten Konfliktaufgaben bearbeiten, deren Lösung eine erhöhte Selbstkontrolle erfordert, um sich nicht intuitiv für eine naheliegende Antwort zu entscheiden. Die höhere geistige Belastung verlängerte die Reaktionszeit und erhöhte die Aktivität in bestimmten Hirnbereichen wie dem präfrontalen Kortex, der unter anderem für die Handlungsplanung verantwortlich ist. In der Studie verwendeten die Forscher eine Closed-Loop-Stimulation. Dabei wurde das Verhalten der Probanden während der Aufgabe kontinuierlich überwacht. Bei bestimmten Abweichungen wurden passgenaue Impulse über die implantierten Elektroden in die betroffene Hirnregion gesendet.

Fokussierter denken durch Elektrostimulation

Die Forscher konnten zeigen, dass vor allem die Stimulation der Capsula interna während einer Konfliktaufgabe die geistige Reaktionszeit signifikant verringert, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Die Capsula interna ist ein Nervenbündel, das die Hirnrinde mit tieferen Bereichen des Gehirns verbindet und unter anderem den Wechsel zwischen Gedanken- und Handlungsmustern ermöglicht. Zwei Probanden, die zusätzlich zur Epilepsie auch unter Angststörungen und mangelnder Selbstkontrolle litten, berichteten, dass sie unter Stimulation ihre Aufmerksamkeit besser auf das Ziel lenken konnten. 

Das US-Forscherteam schließt aus der Studie, dass die Verbesserung der kognitiven Kontrolle durch die Closed-Loop-Stimulation zukünftig die Behandlung schwerer psychischer Störungen unterstützen könnte. Die Methode könnte auch bei anderen kognitiven oder emotionalen Problemen angewandt werden, beispielsweise bei der Überwachung und Verbesserung des Lernens oder der Dysregulation von Emotionen. „Obwohl noch erhebliche technologische Lücken bestehen, bevor diese Ergebnisse direkt in der Klinik angewandt werden können, und die Evidenzbasis für die Kognition als primären Behandlungsschwerpunkt noch aufgebaut werden muss, könnten unsere Ergebnisse die Grundlage für einen hochspezifischen Ansatz zur Intervention bei neuropsychiatrischen Erkrankungen des Menschen bilden“, schlussfolgern die Autoren.

Forschungsbedarf bis zur klinischen Anwendung

Bis zu einer klinischen Anwendung gibt es allerdings noch erheblichen Forschungsbedarf, so die Einschätzung von Prof. Florian Mormann, Leiter der Arbeitsgruppe Kognitive und Klinische Neurophysiologie an der Klinik für Epileptologie der Universität Bonn: „Es fehlt der Nachweis eines spezifischen Zusammenhangs zwischen Netzwerkmodulation mittels Tiefer Hirnstimulation und Verbesserung in der Konfliktaufgabe. Die Frage ist, ob nicht auch ein einfacher sensorischer Reiz wie etwa ein Ton zu ähnlichen Ergebnissen führen kann.“ Auch sei das Eingangssignal des geschlossenen Regelkreises (Closed Loop) lediglich das ausbleibende Verhalten der Probanden, nicht die neuronale Aktivität, die durch die Tiefe Hirnstimulation in fraglich spezifischer Weise beeinflusst werde.

Dr. Martin Reich, Oberarzt der Neurologie am Uniklinikum Würzburg und Leiter der neurowissenschaftlichen Forschungsgruppe visualDBSlab, sieht die Translation in ein alltagsfähiges System zur positiven Beeinflussung von kognitiven Prozessen ebenfalls noch nicht gegeben.

Ethische Aspekte sind zu wenig berücksichtigt

Beide Experten betonen, dass beim Einsatz der invasiven Elektrophysiologie zur Beeinflussung kognitiver Prozesse auch ethische Fragen zu berücksichtigen sind: „Da die Translation in die klinische Anwendung noch nicht absehbar ist, sind die ethischen Aspekte in der Studie bislang nur untergeordnet. Zukünftig ist auch fraglich, ob überhaupt ein kognitives Enhancement erreicht werden kann oder ob es sich eher um eine Wiederherstellung gestörter Hirnfunktionen handelt. Aus ethischer Sicht ist das ein erheblicher Unterschied“, erklärt Reich.

Die Autoren der Studie betonen, dass Implantationszielpunkte nur aus klinischen Gründen ausgewählt wurden. „Welchen potenziellen klinischen Nutzen Epilepsie-Patientenen von einer Implantation invasiver diagnostischer Elektroden in Regionen wie die innere Kapsel haben könnten, bleibt unklar und fragwürdig“, ergänzt Mormann. US-Studien, die versuchten, mittels THS die Gedächtnisleistung zu verbessern, hätten widersprüchliche Ergebnisse geliefert. Studien, die mittels Closed-Loop-Stimulation die Kognition beeinflussen, sind laut Reich aus Deutschland bislang nicht bekannt.