Wirkt die tiefe Hirnstimulation bei Alzheimer?

Es klingt wie etwas von den Machern von Star Trek, aber Forscher sehen Möglichkeiten für die Verwendung der tiefen Hirnstimulation für Menschen mit leichter Alzheimer-Krankheit. In einer Welt, in der Medikamente erhältlich sind, die Vorteile jedoch begrenzt sind, ist es wichtig, weiterhin alternative Therapien zur Behandlung und Prävention von Alzheimer zu entwickeln.

Was ist tiefe Hirnstimulation?

Bei der Deep Brain Stimulation (DBS) handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Elektroden im Gehirn angeordnet werden und kleine elektrische Impulse abgeben, um die Gehirnaktivität zu stimulieren.

DBS wird seit mehreren Jahren bei Parkinson-Patienten angewendet, wobei der Abbau von Tremor und Muskelkontraktionen sowie die Verbesserung der Körperhaltung beträchtlich erfolgreich sind. Es wird auch erforscht, um andere Erkrankungen wie Depressionen und Zwangsstörungen zu behandeln.

Wie werden Elektroden im Gehirn platziert?

Die kurze Antwort: Gehirnchirurgie. Damit DBS möglich ist, müssen Drähte in das Gehirn eingeführt werden. In lokaler Anästhesie bohrt ein Neurochirurg Löcher in den Schädel des Patienten und fädelt Kabel sorgfältig in verschiedene Bereiche des Gehirns ein. (Lokale Anästhesie, wenn ein Patient wach ist, aber ein Bereich des Körpers betäubt ist, kann verwendet werden, weil das Gehirn selbst keine Schmerzen empfinden kann.)

Eine Schrittmacher-ähnliche Maschine wird dann unter Vollnarkose in den Brustkorb der Person implantiert, wo sie schließlich pro Sekunde 130 elektrische Miniaturimpulse an die Drähte und folglich an das Gehirn abgeben kann. Bei der ersten Implantation wird der Stimulator ausgeschaltet. Einige Tage oder Wochen nach der Operation wird der Stimulator eingeschaltet und beginnt, die elektrischen Impulse an das Gehirn abzugeben.

Bei der Behandlung der Alzheimer-Krankheit werden diese Drähte normalerweise mit dem Fornix im Gehirn verbunden. Laut Johns Hopkins Medicine "ist der Fornix ein Weg des Gehirns, der dazu beiträgt, Informationen zum Hippocampus zu bringen, dem Teil des Gehirns, in dem das Lernen beginnt und Erinnerungen gemacht werden und an dem die ersten Symptome der Alzheimer-Krankheit auftreten."

Wie funktioniert die Tiefenhirnstimulation?

Es gibt mehrere Theorien, warum es funktioniert, aber es gibt noch keine abschließende Antwort. Bei Parkinson soll das fehlerhafte Abfeuern des Gehirns unterbrochen und gestört werden.

Tatsächlich ist das Verständnis von DBS durch die Forscher so begrenzt, dass die Möglichkeit, es für Alzheimer einzusetzen, zufällig entdeckt wurde, als DBS an einem Mann getestet wurde, der krankhaft fettleibig war, um seinen Appetit zu kontrollieren. Als sie ihn mit der Drahtplatzierung und den elektrischen Impulsen testeten, berichtete er von einer lebhaften Erinnerung. Wenn sie die Impulse ausschalteten, verschwand die Erinnerung und als sie den Stimulator wieder einschalteten, kehrte die Erinnerung zurück. Dies führte zu der Erkenntnis, dass es vielleicht einen Weg gibt, das Gehirn und die Erinnerungen, die es enthält, zu stimulieren.

Ist es sicher?

DBS scheint ziemlich sicher zu sein. Obwohl der Gedanke an eine Gehirnoperation sehr riskant klingt, sagen Experten, dass dieses Verfahren nicht so invasiv ist, wie es klingt. Es gibt immer Risiken bei einer Gehirnoperation. Weltweit haben jedoch über 100.000 Menschen mit Parkinson-Syndrom DBS mit minimalen Problemen. Zu den Risiken zählen Infektionen, Gerätefehlfunktionen, Schlaganfall, Batterieausfall und die Bewegung des Drahts.

Erforschung der tiefen Hirnstimulation und der Alzheimer-Krankheit

Phase I Forschung

Im Jahr 2010 veröffentlichte die Zeitschrift Annals of Neurology eine Studie über eine klinische Phase-I-Studie, die in Kanada mit sechs Personen durchgeführt wurde, bei denen die frühe Alzheimer-Krankheit diagnostiziert wurde. Jeder von ihnen hatte einen tiefen Hirnstimulator, der operativ in sein Gehirn implantiert wurde, und erlebte eine 12-monatige kontinuierliche elektrische Stimulation. Die Erprobung ihrer kognitiven Funktionen nach 6 und 12 Monaten zeigte eine Verbesserung oder einen weniger als erwarteten Rückgang bei drei der sechs Teilnehmer.

Darüber hinaus wurden PET-Scans zur Bewertung des zerebralen Glukosestoffwechsels verwendet. Hierbei handelt es sich um die Fähigkeit des Gehirns, Zucker als Treibstoff für das Gehirn abzubauen, und es kann auch ein Indikator für die Aktivität von Neuronen im Gehirn sein. Menschen mit Alzheimer zeigen typischerweise im Laufe der Zeit eine Abnahme des Glukosestoffwechsels. Diese sechs Versuchsteilnehmer zeigten jedoch einen Anstieg, der während der gesamten Studie beibehalten wurde. Interessanterweise hat die abnehmende Fähigkeit des Gehirns, Zucker bei der Alzheimer-Krankheit abzubauen, einige Forscher veranlasst, Alzheimer als "Typ-3-Diabetes" zu bezeichnen.

Phase-II-Forschung

In einer Phase-II-Studie von Johns Hopkins nahmen 42 Patienten im Alter von 45 bis 85 Jahren an DBS teil, um ihre Alzheimer-Krankheit zu bekämpfen. Sie wurden jeweils zwischen 2012 und 2014 einer DBS-Operation zur Implantation unterzogen. Bei der Hälfte von ihnen waren die Stimulatoren nach 2 Wochen aktiviert, bei der Hälfte von ihnen nach 12 Monaten. Dies war eine doppelblinde Studie, da weder die Ärzte noch die Patienten wussten, wann die Stimulatoren aktiviert wurden.

Die Kognition wurde in dieser Studie durch mehrere Tests einschließlich des ADAS-Cog 13 bewertet. Der cerebrale Glucosestoffwechsel wurde auch in verschiedenen Bereichen des Gehirns gemessen.

Die Ergebnisse dieser Studie waren interessant und nicht unbedingt das, was erwartet wurde. 6 Monate nach der Implantation des Stimulators hatte der zerebrale Glukosestoffwechsel signifikant zugenommen, diese Zuwächse wurden jedoch nach 12 Monaten nicht aufrechterhalten. Zusätzlich wurde ein altersbedingter Unterschied in der Reaktion festgestellt. Die Teilnehmer, die über 65 Jahre alt waren, zeigten Verbesserungen der kognitiven Funktionen und des zerebralen Glukosestoffwechsels. Die unter 65-Jährigen zeigten keine signifikanten Verbesserungen in beiden Bereichen. Die Forscher stellten die Theorie auf, dass dieser Effekt mit der manchmal stärkeren Verschlechterung der Gehirnstruktur bei jüngeren Menschen mit Alzheimer (früher Alzheimer) im Vergleich zu denen mit spät einsetzendem Alzheimer in Verbindung stehen konnte.

Zusammenfassung der Auswirkungen von DBS auf das Gehirn

Die Auswirkungen von DBS auf Alzheimer wurden in diesen klinischen Studien der Phasen I und II untersucht. Informationen zu ihren Auswirkungen auf das Gehirn wurden jedoch auch aus anderen Bereichen, einschließlich anderer Forschungsstudien und zur Behandlung der Parkinson-Krankheit, gesammelt. Folgende Effekte wurden gefunden:

Verbesserte Gesamtwahrnehmung:Die Erforschung der DBS bei Menschen mit Alzheimer führte bei einigen Teilnehmern zu einer verbesserten Wahrnehmung, gemessen anhand mehrerer neuropsychologischer Tests. Diese Tests messen verschiedene Aspekte der Gehirnfunktion, einschließlich Gedächtnis, Orientierung, Worterkennung und mehr.

Erhöhtes Hippocampus-Volumen:Während der Hippocampus (ein Teil des Gehirns, der mit dem Gedächtnis assoziiert ist) bei Alterung und signifikanter bei Alzheimer-Krankheit atrophiert, hat sich herausgestellt, dass DBS bei Menschen mit Alzheimer das Volumen des Hippocampus erhöht. Das Volumen des Hippocampus wurde mit der Gedächtnisfunktion korreliert.

Erhöhter zerebraler Glukosestoffwechsel:Wie oben erwähnt, zeigten einige Patienten, die DBS erhielten, einen verbesserten Glukosestoffwechsel in mehreren Bereichen des Gehirns.

Erhöhtes Volumen an Fornix- und Mammakörpern:Die Fornix- und Mammillarkörper im Gehirn (die beide mit der Gedächtnisfunktion zusammenhängen) haben bei Patienten mit Alzheimer nach DBS ein erhöhtes Volumen gezeigt.

Höhere Acetylcholinwerte:DBS wurde auch in der Forschung gezeigt, um die Freisetzung von Acetylcholin auszulösen. Acetylcholin hilft in unserem Gehirn, Nachrichten von einer Nervenzelle zur nächsten zu übertragen.

Erhöhtes räumliches Gedächtnis:Nach einer tiefen Hirnstimulation mit den Fornix von Ratten zeigten sie ein verbessertes räumliches Gedächtnis in ihrer Fähigkeit, durch ein Labyrinth zu navigieren. Während Tierstudien nicht immer auf den Menschen übertragen werden, geben sie uns oft Einblicke in die Sicherheit und Wirksamkeit von experimentellen Verfahren.

Verminderte verbale Fließfähigkeit:Die tiefe Hirnstimulation wird seit Jahren bei Parkinson-Patienten mit deutlich positiven Ergebnissen angewendet. Einige Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die verbale Fließfähigkeit bei einigen dieser Personen gesunken ist. Viele von Parkinson glauben, dass dieses Risiko den Nutzen wert ist, den die tiefe Hirnstimulation für sie bietet. Bei Alzheimer-Patienten ist dies nicht ohne weiteres ein lohnenswertes Risiko.

Ethische Überlegungen

Während mehrere Studien am Menschen durchgeführt wurden, fordern einige Forscher zusätzliche und erweiterte Studien mit DBS bei Tieren, bevor sie mit Menschen weiter forschen. Sie weisen darauf hin, dass es zwar Teilnehmende der DBS-Forschung gab, die eine gewisse kognitive Verbesserung erfahren haben, es gab jedoch auch einige andere, die in einigen kognitiven Bereichen nach einer tiefen Hirnstimulation abnahmen.

Diese Forscher betonen auch die Tatsache, dass es ein Unverständnis darüber gibt, wie die tiefe Hirnstimulation funktioniert. Daher empfehlen sie, mehr Informationen zu erhalten, bevor sie die klinischen Studien mit Menschen erweitern.

Ein Wort von DipHealth

Die tiefe Hirnstimulation ist als geeignete Behandlung der Parkinson-Krankheit gut etabliert. Es ist jedoch mehr Forschung erforderlich, um die Vorteile der Alzheimer-Krankheit zu erkennen. Das Potenzial von DBS zur kognitiven Verbesserung ist aufregend, zumal wir uns weiterhin schwer tun, eine wirksame Behandlung für Alzheimer zu finden.