Externe Hirnstimulation in der Neurologie - mit PD. Dr. Lars Wojtecki

Externe Hirnstimulation als ergänzende Therapieoption für Patienten mit depressiven Störungen, Morbus Parkinson, Schlaganfälle und Alzheimer Demenz

Externe Hirnstimulation

Im heutigen Podcast sprechen wir mit PD. Dr. med. Lars Wojtecki über die verschiedenen Verfahren der Hirnstimulation. Unseren Fokus legen wir auf die nichtinvasiven Stimulationsverfahren, bei denen mit Gleich- oder Wechselstrom, Magnetstimulation oder Pulswellen die Hirnaktivität beeinflusst wird. Wir erfahren unter anderem etwas zur geschichtlichen Entwicklung der Methodik, zur Wirkung auf zellulärer Ebene und dem Nutzen für die Patienten.

**Am 27.01.2021 um 19 Uhr findet eine Q+A-Session mit Lars Wojtecki auf Clubhouse statt:

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Wir freuen uns Euch dort kennenzulernen!**

Was ist die Hirnstimulation und welche Formen gibt es?

• Die Gehirnaktivität wird durch die Hirnstimulation moduliert.
• Es gibt 2 Arten der Stimulation: • Invasiv: Elektroden werden in das Gehirn implantiert und können dauerhaft dort verbleiben. Wird auch als Hirnschrittmacher bezeichnet. • Nichtinvasiv: Keine Operation notwendig. Von außen soll die Hirnfunktion beeinflusst werden. Es gibt hier verschiedene Möglichkeiten der Modulation. Beispielsweise wird mit Hilfe von Stromelektroden (Wechsel- oder Gleichstrom), die auf den Kopf geklebt werden, das Gehirn moduliert. Eine weitere Möglichkeit bieten Magnetspulen, die ein Magnetfeld erzeugen und dadurch die Hirnaktivität beeinflussen. Weitere relativ neue Methoden nutzen Ultraschall bzw. Pulswellen.

Wie ist man auf die Idee gekommen, solche Stimulationsverfahren zu nutzen?

• Seit der „Entdeckung“ und Nutzung des Stroms haben Menschen dessen Einfluss auf das Gehirn und die Muskeln untersucht.
• Ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden zunehmend systematischer Versuche durchgeführt.
• Bei Versuchen zur Verödung bestimmter Hirnbereiche wurde festgestellt, dass sich in Abhängigkeit von der Frequenz Hirnbereiche ausschalten lassen. Unter anderem hat man im Rahmen einer Verödung am Thalamus festgestellt, dass sich der Tremor des Patienten aufgrund des Eingriffes gebessert hat.
• Viel hat sich dann durch „try and error“ ergeben.
• Bei der nichtinvasiven Stimulation hat man angefangen systematischer die Wirkung von Magnetfeldern und Elektroden zu untersuchen.

Was passiert im Rahmen der Hirnstimulation auf zellulärer Ebene?

• Aktuell ist noch nicht vollständig geklärt, wie genau die Stimulation Einfluss auf die Gehirnaktivität nimmt.
• Man geht davon aus, dass Neuronen-Cluster aktiviert und moduliert werden. Hierbei werden indirekt weitere Neuronen-Cluster moduliert, die nicht am unmittelbaren Ort der Stimulation liegen, aber durch Fasertrakte mit dem Stimulationsort in Verbindung stehen.
• Bei der Magnetstimulation können Aktionspotentiale ausgelöst werden und damit die neuronale Aktivität steigern bzw. hemmen kann.
• Durch die Stromstimulation von außen wird wahrscheinlich die Erregbarkeitsneigung und die Therapieempfänglichkeit (z.B. Physiotherapie) größerer Hirnareale beeinflusst.

Wo wird die nichtinvasive Hirnstimulation angewendet?

• Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist relativ gut untersucht (Placebokontrollierte Studien) und wird in den USA vor allem für psychiatrische Erkrankungen, beispielsweise zur Behandlung von Depressionen, genutzt. In Deutschland hat sich die Methode bislang noch nicht durchgesetzt. Sie wird außerdem im Bereich der Schmerzmedizin sowie bei Bewegungserkrankungen (Parkinson) und Demenzen (Alzheimer) eingesetzt. Die Wirksamkeit ist allerdings noch nicht so gut untersucht wie bei den psychiatrischen Erkrankungen.
• Die Stromstimulation könnte in Zukunft, in Kombination mit Trainingsverfahren, eine Rolle bei der Rehabilitation von Schlaganfallpatienten spielen.
• Aktuell sind verschiedene Geräte für die Verfahren zugelassen. Allerdings ist die Studienlage für die meisten Indikationen noch nicht eindeutig. Gut belegt ist eine Wirksamkeit bei der Depression.

Wie kann man sich die Anwendung der Hirnstimulation vorstellen?

• Deep TMS: Helmsystem, welches die Stimulation verschiedener Hirnregionen ermöglicht. Die Parkinson Patienten haben diese Haube für 20 min auf dem Kopf und können sich darunter frei bewegen. Das Verfahren wird Patienten angeboten, die trotz der Goldstandard Therapie noch Beschwerden haben oder unter den Nebenwirkungen der Therapie leiden und für eine invasive Hirnstimulation nicht geeignet sind.
• Transkranielle Pulsstimulation für Alzheimer: Das Gerät nutzt auf Ultraschall basierte Pulsstimulation mit Stosswellen. Es wird auf die entsprechenden Stellen am Kopf des Patienten aufgesetzt. Das Gerät wird in Verbindung mit MRT und Neuronavigation bedient, sodass für den Behandler ersichtlich ist, welche Bereiche bereits stimuliert wurden.
• Stromstimulation: Aktuell läuft in Kooperation mit der Universität Greifswald eine Studie zur Behandlung von Schlaganfall Patienten mit Aphasie. Bei dieser Methode wird Gleichstrom über angefeuchtete Elektroden auf den Kopf des Patienten angelegt.

Werden mit dem Helmsystem (Deep TMS) bestimmte Areale des Gehirns anvisiert?

• Man möchte mit dieser Methode nur bestimmte Hirnareale stimulieren. Ein Aspekt der Methode ist hierbei, dass die Wirkung tiefer in das Gehirn reicht und durch die Helmform mehrere Areale gleichzeitig stimuliert werden können. Man vermutet, dass eine gleichzeitige Stimulation beider Hirnhälften insbesondere bei Parkinson von Vorteil ist.

Welche Effekte konnte man bei Parkinson und Alzheimer beobachten?

• Die beste Evidenz gibt es aktuell noch in der Psychiatrie. Hier wurde bei der Depression die Wirkung der Stimulationen ausgiebig untersucht. Beim Parkinson werden wie bei der Depression die frontalen Areale stimuliert.
• In zwei Studien wurde beobachtet, dass sich bei Parkinson-Patienten neben der motorischen Komponente auch die Stimmung und die Kognition gebessert haben.
• Aktuell stellt sich noch die Frage, ob sich die Ergebnisse in deutlich größer angelegten, multizentrischen und placebokontrollierten Studien reproduzieren lassen. Experten in diesem Bereich stufen die Wirksamkeit als „wahrscheinlich“ ein.
• Außerdem muss untersucht werden, ob die Wirkung, die beobachtet wurde, auch längere Zeit bei den Patienten anhält und die Methode damit eine langfristige Lösung für die Beschwerden sein kann.

Bei welchen Patienten wird die Deep TMS eingesetzt?

• Bei Patienten, die trotz oder wegen ihrer Medikation noch therapiebedürftige Beschwerden haben.
• Beispiel: Ein Patient, dessen Beweglichkeit nur mit höheren Dosen von L-Dopa zufriedenstellend verbessert werden konnte, entwickelte unter der Therapie Kreislaufregulationsstörungen. Diese konnten medikamentös nicht gut eingestellt werden. Durch die Deep TMS verbesserte sich die Beweglichkeit des Patienten, sodass die L-Dopa Medikation reduziert werden konnte. Daraufhin besserten sich auch die Kreislaufregulationsstörungen.
• Die Deep TMS wird immer als Add-on-Therapie eingesetzt.

Wie regelmäßig wird die Behandlung durchgeführt?

• Es gibt verschiedene Schemata.
• Ein Schema gibt beispielsweise 12 Stimulationen (3 x die Woche, 4 Wochen lang) vor. Dies bewirkt vermutlich durch Plastizitätsveränderungen im Gehirn eine länger anhaltende Wirkung. Dann wird einmal monatlich nachbehandelt, um die Wirkung aufrechtzuerhalten.
• Für Patienten mit einer Depression gibt es in den USA bereits Do-it-Yourself-Devices, die eine Anwendung der Stimulationen zu Hause ermöglichen. Dies geschieht nach einer Einweisung durch den Arzt und über eine Video-Chat Anleitung bei der Nutzung.

Ist die Anwendung schmerzhaft für die Patienten?

• Die Magnetstimulation ist nicht schmerzhaft für die Patienten. Sie führt allerdings zu Muskelzuckungen. Diese Muskelzuckungen nutzt man im Rahmen der Therapie, um sich bezüglich der Stimulationsstärke zu orientieren. Hierfür sucht man sich den motorischen Kortex und beobachtet, ob Muskelzuckungen auftreten. Die Stimulationsstärke wird dann entsprechend angepasst. Dies kann für den Patienten ein ungewohntes bzw. unangenehmes Gefühl darstellen.
• Als Nebenwirkung kann z.B. ein Druckgefühl im Kopf entstehen. Die zu behandelnden Patienten sollten nicht an Epilepsie leiden, da einige wenige Fälle beschrieben worden sind, bei denen Anfälle aufgetreten sind.
• Bei der Gleichstromstimulation kann es zu Sensationen auf der Kopfhaut kommen.
• Bei der Pulswellenstimulation haben 5-10% ein Druckgefühl und einige wenige Schmerzen auf der Oberfläche des Kopfes. In solchen Fällen kann die Stimulationsstärke gesenkt oder die Behandlung abgebrochen werden.
• Es sind keine irreversiblen Schäden bekannt.

Welche Entwicklungen kann man in Zukunft erwarten?

• Die Closed-Loop-Stimulation könnte eine gezieltere Behandlung bieten. Bei dieser invasiven Methode wird die Hirnaktivität gemessen und auf krankhaft veränderte Aktivitäten durch gezielte Stimulationen reagiert. Aktuell sind Geräte vorhanden, die die Hirnaktivität auslesen können. Der nächste Schritt wäre die Fähigkeit, auf die Hirnaktivität automatisch reagieren zu können.
• Die Hirnwellen zu lesen und im richtigen Moment zu stimulieren wird auch im Kontext der nichtinvasiven Magnetstimulation erforscht.