Zielnetzwerk der Tiefen Hirnstimulation bei Parkinson-Krankheit identifiziert

Die Tiefe Hirnstimulation ist ein entscheidendes Verfahren zur Behandlung von Parkinson. Forschende konnten nun das optimale Zielnetzwerk im menschlichen Gehirn identifizieren.

Die Tiefe Hirnstimulation verbessert motorischen Symptome der Parkinson-Krankheit, wenn ein spezifisches Gehirnnetzwerk moduliert wird, das maßgeblich im schnellen Beta-Frequenzbereich (20 bis 35 Hz) aktiv ist. Zu diesem Ergebnis kam ein interdisziplinäres Team von Forschenden der Universitätskliniken Köln und Düsseldorf sowie der Harvard Medical School und der Charité Berlin. Die Studie wurde im Fachjournal „Brain“ veröffentlicht und schlägt erstmals eine Brücke zwischen zwei bislang getrennten Forschungsbereichen im Kontext der Tiefen Hirnstimulation, der Elektrophysiologie und der Bildgebungsforschung.

„Zum ersten Mal konnten wir das Tiefe Hirnstimulation Response Netzwerk bei Parkinson gleichzeitig räumlich und zeitlich charakterisieren“, sagt Prof. Andreas Horn von der Universität zu Köln, Leiter der Studie und Spezialist für Computationale Neurologie. „Wir zeigen, dass sich die Parkinson-Krankheit am besten behandeln lässt, wenn wir ein ganz präzise definiertes Netzwerk stimulieren. Dieses Netzwerk arbeitet synchronisiert in einem bestimmten Frequenz-Band und kann erklären, wie gut Patienten auf die Tiefe Hinrstimulation ansprechen.“

Die Tiefe Hirnstimulation des subthalamischen Kerns ist eine etablierte Behandlungsmethode, die motorischen Symptome bei Menschen mit der Parkinson-Krankheit zu lindern, indem sie kleine elektrische Impulse in tiefe Hirnregionen abgibt. Während frühere Bildgebungsstudien zeigten, wo im Gehirn die Stimulation am besten wirkt, und elektrophysiologische Studien beschreiben, in welcher Frequenz die zugrunde liegenden Signale sind, konnte bislang keine Studie beide Dimensionen räumlich und zeitlich gleichzeitig erfassen.

Kommunikation des relevanten Netzwerks auf schneller Frequenz

Das Forschungsteam analysierte dazu Daten einer großen multizentrischen Kohorte mit hundert Hirnhemisphären von fünfzig Patientinnen und Patienten. Mithilfe simultaner Aufzeichnung von Hirnsignalen über die implantierte Elektrode für die Tiefe Hirnstimulation und mittels Magnetenzephalographie (MEG) gemessener kortikaler Aktivität kartierten die Forschenden die funktionelle Konnektivität zwischen den tiefen und oberflächlichen Bereichen des Gehirns.

Die Studie zeigte, dass das relevante Netzwerk zwischen subthalamischen Kern und frontalen Hirnregionen maßgeblich in einer vergleichsweise schnellen Frequenz kommuniziert (20–35 Hz). Die Stärke dieser Verbindung erklärt, wie gut sich die motorischen Symptome einzelner Patientinnen und Patienten nach der Elektrodenimplantation verbesserten.

„Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein bestimmter Rhythmus des Gehirns als Kommunikationskanal zwischen subthalamischem Kern und Großhirnrinde wirkt und so die therapeutischen Effekte der Tiefen Hirnstimulation vermittelt,“ erklärt Dr. Bahne Bahners, Erstautor der Studie, der am Universitätsklinikum Düsseldorf arbeitet. „Indem wir Regionen stimulieren, die mit dem identifizierten Netzwerk verbunden sind, können wir vermutlich in der Zukunft Einstellungen für die Tiefe Hirnstimulation noch gezielter anpassen, insbesondere bei Patientinnen und Patienten, die bisher nicht optimal von dem Verfahren profitieren.“

Künftig möchten sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die kausalen Effekte der tiefen Hirnstimulation auf Hirnnetzwerke genauer ansehen. Entsprechende Studien befinden sich aktuell in der Durchführung.

Außerdem interessant zum Thema Tiefe Hirnstimulation:

Wie die Hirnstimulation Parkinson-Symptome lindert

Tiefe Hirnstimulation hilft bei therapieresistenter schwerer Depression