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Forscher blicken tief ins Hirn

Vom Gedanken lesen sind wir noch ein Stück entfernt. Doch ein Team um den Tübinger Neurologen Prof. Dr. Ulf Ziemann arbeitet an einer Technik, die alle Aktivitäten des Gehirns in Echtzeit auslesen soll – auch für die Schlaganfall-Therapie.

Tiefe Hirnstimulation

Die tiefe Hirnstimulation wird seit Jahren erfolgreich durchgeführt, beispielsweise durch die Implantation von Elektroden bei Parkinson-Patienten. Nicht berücksichtigen kann diese Technik bisher den momentanen elektrophysiologischen Zustand des Gehirns. Seit einigen Jahren bereits wird an der Weiterentwicklung des Verfahrens gearbeitet, denn es ist bekannt, dass diese Zustände des Gehirns ständig wechseln und es Phasen gibt, in denen eine Hirnstimulation mehr Effekte hat als in anderen.

Personalisierte Medizin

Wenn zwei Knotenpunkte eines neuronalen Netzwerks miteinander kommunizieren und erregt sind, ist der therapeutische Effekt einer Stimulation höher als bei „Funkstille“. „Es lohnt sich also, die Momente auszunutzen, wenn man die Verbindung neuronaler Knotenpunkte durch die elektrische Stimulation besonders effektiv verstärken oder aber auch abschwächen kann, um ein bestimmtes therapeutisches Ziel zu erreichen wie die Verbesserung der Handfunktion nach einem Schlaganfall“, erklärt Prof. Dr. Ulf Ziemann. In der Fachsprache der Ärzte heißt das „personalisierte Medizin“.

Das Gehirn wird „ausgelesen“

Anfang September 2019 wurde der Startschuss für das vom Europäischen Forschungsrat geförderte Projekt „ConnectToBrain“ gegeben, das ein visionäres Ziel verfolgt. „Das Gehirn ist ein hochkomplexes elektrisches Organ, das aus hunderten Millionen von Neuronen besteht“, erklärt Prof. Ziemann zum Hintergrund des Projekts. „Es reicht nicht, nur einzelne Knotenpunkte durch die Stimulation in ihrer Aktivität zu modulieren. Wir wollen in die Lage kommen, alle Areale der gesamten Hirnrinde zu erreichen, auch parallel. Das würde uns ermöglichen, auch komplexe Netzwerkstörungen zu adressieren“, erklärt Prof. Ziemann.

Neue Technik in der Entwicklung

Im Rahmen von „ConnectToBrain“ soll eine helmartige Vorrichtung entwickelt werden, in die zahlreiche Reizspulen integriert werden. An der Entwicklung dieses Helms und einer Software, die in der Lage ist, komplexe elektrophysiologische Informationen in Echtzeit auszulesen und zu analysieren, arbeitet ein Team des Physikers Prof. Risto Ilmoniemi an der Aalto-Universität in Helsinki. Projektkollege Ziemann und seine Mitarbeiter werden dann die schrittweise klinische Testung durchführen. „Patientengruppen, an denen wir das Verfahren testen werden, sind Alzheimer-Patienten und Patienten mit Arm-Hand-Paresen nach Schlaganfall. Wir rechnen damit, 2025 einen Prototypen zu haben, mit dem wir dann in die klinische Phase gehen können.“