Rostock. Die Tiefe Hirnstimulation kann offenbar weit größere Bereiche des Gehirns beeinflussen als bislang unmittelbar nachweisbar war. Forschende der Universität Rostock haben mit Biomarkern gezeigt, dass elektrische Impulse in tief liegenden Zielregionen Auswirkungen auf die Aktivität des gesamten Gehirns haben können.
Die Ergebnisse werden beim Rostocker Symposium „Modulation von Gehirnnetzwerken: Mechanismen, Modelle & medizinische Übersetzung“ am 24. und 25. September vorgestellt. Insgesamt 17 internationale Wissenschaftler präsentieren dort aktuelle Erkenntnisse zur Funktionsweise neuronaler Netzwerke und zur Tiefen Hirnstimulation.
Auswirkungen bis ins Kleinhirn
Im Mittelpunkt stehen Arbeiten der Rostocker Elektrophysiologin Dr. Denise Franz aus dem Sonderforschungsbereich 1270 „ELAINE“.
Nach Angaben der Wissenschaftlerin lassen sich Veränderungen nicht nur in den direkt stimulierten Basalganglien beobachten.
Auch im Cortex, im Thalamus und im Kleinhirn zeigen sich Auswirkungen auf die neuronale Aktivität und insbesondere auf das Zusammenspiel verschiedener Hirnregionen.
> „Wir konnten mit Biomarkern nachweisen, dass die Stimulation der Zielgebiete wie den Basalganglien Auswirkungen auf die Aktivitäten des gesamten Hirns hat.“
Damit liefert die Arbeitsgruppe erstmals konkrete elektrophysiologische Hinweise auf Effekte, die bislang vor allem vermutet worden waren.
Gehirn passt sich an Stimulation an
Die Untersuchungen zeigen zudem, dass sich das Gehirn im Verlauf der Stimulation verändert.
Zunächst beeinflusst die Tiefe Hirnstimulation vor allem die Kommunikation zwischen verschiedenen Hirnregionen. Mit zunehmender Dauer passt sich diese Reaktion nach Angaben der Forscher an und normalisiert sich teilweise.
Gleichzeitig nimmt die Erregbarkeit einzelner Nervenzellen ab.
Damit rückt stärker die Frage in den Mittelpunkt, wie weit voneinander entfernte neuronale Netzwerke innerhalb von Millisekunden miteinander kommunizieren und auf elektrische Impulse reagieren.
Bessere Steuerung der Therapie möglich
Für den Direktor des Oscar-Langendorff-Instituts für Physiologie der Universität Rostock, Prof. Rüdiger Köhling, sind diese Zusammenhänge für die weitere Entwicklung der Therapie entscheidend.
Die elektrophysiologischen Daten sollen künftig in Computermodelle einfließen. Daraus könnten Vorhersagemodelle sowie bessere Biomarker entstehen, mit denen sich die Tiefe Hirnstimulation gezielter steuern lässt.
Ziel ist es, die elektrische Stimulation stärker an die individuellen neuronalen Aktivitäten eines Patienten anzupassen.
Elektroden tief im Gehirn
Bei der Tiefen Hirnstimulation werden feine Elektroden operativ in bestimmte Bereiche des Gehirns eingesetzt.
Sie geben schwache elektrische Impulse ab und sollen krankhaft veränderte neuronale Aktivitätsmuster beeinflussen.
Das Verfahren wird seit Jahrzehnten unter anderem bei Parkinson und Dystonie eingesetzt. Bei geeigneten Patienten kann es Beweglichkeit verbessern und dadurch auch Schmerzen verringern.
Auch bei bestimmten Epilepsien und einzelnen psychiatrischen Erkrankungen wird die Methode eingesetzt beziehungsweise erforscht.
Die zugrunde liegende Erkrankung selbst wird durch die Stimulation nach Einschätzung Köhlings jedoch vermutlich nicht beseitigt.
Mehr als 80 Forscher arbeiten an „ELAINE“
Die Rostocker Forschung ist Teil des Sonderforschungsbereichs 1270 „Elektrisch Aktive Implantate – ELAINE“, der 2017 gestartet wurde.
Beteiligt sind neben Universität und Universitätsmedizin Rostock unter anderem Einrichtungen aus:
• Greifswald, • Leipzig, • Hannover, • Erlangen-Nürnberg, • Köln, • Mainz, • und Wismar.
Mehr als 80 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen arbeiten gemeinsam an elektrisch aktiven Implantaten.
Dabei geht es nicht nur um das Gehirn. Elektrische Implantate werden auch hinsichtlich der Regeneration von Knochen- und Knorpelgewebe untersucht.
Weitere zehn Millionen Euro Förderung
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat Ende 2025 die dritte Förderperiode des Sonderforschungsbereichs genehmigt.
Für die Jahre 2026 bis 2029 fließen weitere rund zehn Millionen Euro.
Universität und Universitätsmedizin Rostock steuern zusätzlich gut 1,2 Millionen Euro bei.
Seit Beginn des Projekts hat die DFG den Sonderforschungsbereich mit insgesamt rund 45 Millionen Euro unterstützt.
Damit gehört „ELAINE“ zu den großen Forschungsprojekten Mecklenburg-Vorpommerns.
Das Symposium am 24. und 25. September soll nun einen weiteren Schritt ermöglichen: die Erkenntnisse über einzelne Nervenzellen mit dem Verhalten ganzer Gehirnnetzwerke zusammenzuführen.
