Parkinson: 'Adaptives' Gehirnimplantat kann die Therapie verbessern
Parkinson, eine neurodegenerative Erkrankung, ist gekennzeichnet durch Symptome wie Muskelsteifheit und Zittern in den Gliedmaßen sowie Gleichgewichtsstörungen, die sich mit der Zeit tendenziell verschlechtern. Hat innovative Forschung ein zuverlässigeres Instrument gefunden, das zur Verbesserung dieser Symptome beiträgt?
Die National Institutes of Health (NIH) berichten, dass in den USA jedes Jahr etwa 50.000 Menschen eine Parkinson-Diagnose erhalten.
Die verfügbaren Behandlungen für diese Erkrankung zielen auf ihre Symptome ab und zielen darauf ab, die Lebensqualität der Patienten zu verbessern.
Diese Behandlungen umfassen verschiedene Arten von Medikamenten, die sich entweder auf motorische und nichtmotorische Auswirkungen der Krankheit konzentrieren können, sowie auf eine Tiefenhirnstimulation, die als alternative Therapie für Menschen angeboten werden kann, die nicht gut auf Medikamente ansprechen.
Bei der Tiefenhirnstimulation werden Elektroden chirurgisch in das Gehirn implantiert. Diese sind mit einem Gerät verbunden, das an der Brust befestigt ist. Durch diese Implantate werden elektrische Reize auf die Regionen des Gehirns übertragen, die die Bewegung regulieren.
Eine tiefe Hirnstimulation ist jedoch - zumindest bisher - mit gewissen Risiken und Nachteilen verbunden. Das Gerät arbeitet kontinuierlich und muss so programmiert werden, dass die von ihm gesendeten Reize am besten an die Bedürfnisse des Trägers angepasst werden.
Oft müssen Geräte von einem Spezialisten neu programmiert werden. Da sie mit Batterien betrieben werden, ist die Lebensdauer dieser Implantate begrenzt und sie müssen eventuell ersetzt werden.
Ein Team an der University of California in San Francisco, dessen Arbeit vom National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) unterstützt wurde, erkennt diese Nachteile und macht sich daran, personalisierbarere Implantate zur Tiefenhirnstimulation zu testen.
Über die Ergebnisse ihrer Bemühungen, die Teil der Initiative „Advancing Innovative Technologies (BRAIN)“ waren, wurde in der Journal of Neural Engineering.
Eine neue Art von Implantat zur Hirnstimulation
Die Forscher testeten einen Implantattyp, der auf Signale des Gehirns reagiert und sich an diese anpasst, die mit den Symptomen der Parkinson-Krankheit zusammenhängen. Es registriert nicht nur diese Eingaben, sondern passt sich auch an, um bei Bedarf eine angemessene Stimulation zu liefern.
"Dies ist das erste Mal", erklärt Studienautor Dr. Philip Starr, "dass ein vollständig implantiertes Gerät für die [nicht konstante] adaptive Tiefenhirnstimulation mit geschlossenem Regelkreis bei Parkinson-Patienten verwendet wurde."
Das Projekt war eine kurzfristige Machbarkeitsstudie, in der zwei Parkinson-Patienten vereinbart haben, dieses fein abgestimmte, anpassungsfähige Implantat zur Tiefenhirnstimulation zu erhalten.
In dieser Studie wurde das Implantat so programmiert, dass es das Gehirn auf Signale im Zusammenhang mit Dyskinesien - oder unwillkürlichen Bewegungen - überwacht, die manchmal als Nebeneffekt einer tiefen Hirnstimulation auftreten.
Als das Gerät Anzeichen von Dyskinesie wahrnahm, reduzierte es die Stimulation des Gehirns. Wenn andererseits keine Dyskinesie festgestellt wurde, war die Stimulation erhöht. Diese Strategie wurde berechnet, um die mit dieser Art der Therapie verbundenen Nebenwirkungen zu verringern.
Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass diese Art von Implantat die Parkinson-Symptome nicht weniger wirksam reduzierte als die herkömmliche Tiefenhirnstimulation.
Da dieses Gerät adaptiv ist und nicht ständig Reize aussendet, stellten die Forscher fest, dass es ungefähr 40 Prozent der Batterieenergie spart, die normalerweise während der herkömmlichen Hirnstimulation mit offenem Regelkreis verbraucht würde.
Da diese Tests nur über einen kurzen Zeitraum durchgeführt wurden, war es den Forschern nicht möglich, genau festzustellen, wie sich das innovative Implantat im Vergleich zu herkömmlichen Hirnstimulationsgeräten bei Dyskinesien verhält.
Aufgrund der Anpassungsfähigkeit des neuen Implantats sind die Forscher jedoch zuversichtlich, dass das Stimulationsgerät mit geschlossenem Regelkreis in dieser Hinsicht viel besser abschneiden und möglicherweise zu weniger nachteiligen Auswirkungen führen wird.
"Ein wichtiger erster Schritt"
Dr. Starr erklärt außerdem: „Andere adaptive Designs für die Tiefenhirnstimulation zeichnen die Gehirnaktivität in einem Bereich neben dem Ort auf, an dem die Stimulation stattfindet, in den Basalganglien, der für Störungen durch den Stimulationsstrom anfällig ist.“
"Stattdessen", fährt er fort, "erhält unser Gerät eine Rückmeldung vom motorischen Kortex, weit entfernt von der Stimulationsquelle, und liefert ein zuverlässigeres Signal."
Die Forscher sind begeistert von den Möglichkeiten, die diese Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Parkinson-Therapie eröffnet, und planen bereits größere Studien, um die Langzeitwirksamkeit des Geräts zu testen.
"Der neuartige Ansatz dieser kleinen Machbarkeitsstudie könnte ein wichtiger erster Schritt sein, um eine verfeinerte oder personalisierte Methode für Ärzte zu entwickeln, mit der die Probleme, mit denen Parkinson-Patienten täglich konfrontiert sind, verringert werden können."
Nick B. Langhals, Programmdirektor bei NINDS
Sie können Dr. Starrs Erklärung zu den innovativen Hirnstimulationsgeräten im folgenden Video sehen.
