Alzheimer: Tiefe Hirnstimulation verbessert Gedächtnisleistung

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Los Angeles – Die tiefe Hirnstimulation des entorhinalen Cortex kann die Merkfähigkeit deutlich steigern. Dies zeigen Experimente an sieben Epilepsie-Patienten im New England Journal of Medicine (2012; 366: 502-510). Ein Editorialist denkt bereits über mögliche Anwendungen in der Frühphase des Morbus Alzheimer nach.

Der entorhinale Cortex im medialen Temporallappen des Großhirns (Brodman Area 28 und 34) ist von zentraler Bedeutung für die Gedächtnisbildung. Hier befindet sich eine wichtige Umschaltstation zwischen Neocortex und Hippocampus, die derzeit im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses steht. Erst in der letzten Woche hatten Hirnforscher die Vermutung aufgestellt, dass die Alzheimer-Demenz von hier ihren Ausgang nimmt (PLoS ONE 2012; 7: e31302).

Itzhak Fried von der David Geffen School of Medicine in Los Angeles vergleicht den entorhinale Cortex mit der Golden Gate Bridge (in der anderen kalifornischen Metropole San Francisco). Sie sei die Brücke, über die die täglichen sensorischen und visuellen Erlebnisse den Weg in den Hippocampus und damit ins Langzeitgedächtnis finden.

In einem Experiment hat die Forschergruppe um Fried untersucht, ob der Verkehrsfluss an der Golden Gate Bridge des Gehirns durch ein wenig Elektrizität gesteigert werden kann. Die Versuche wurden an sieben Patienten mit schwerer Epilepsie durchgeführt, bei denen mit Hilfe der tiefen Elektroden nach dem Ausgangspunkt ihres Krampfleidens gesucht wurde, um ihn in einer späteren Operation zu beseitigen. Bei sechs Patienten befanden sich auch Elektroden im entorhinalen Cortex, bei fünfen waren welche in den Hippocampus vorgeschoben worden.

Fried verabreichte den Probanden leichte Stromstöße (weit unter der Schwelle zur Induktion von Epilepsien), während sie in einem Computerspiel eine für sie fremde Stadt erkundeten. Sie sollten sich dabei die Gegend so gut wie möglich einprägen. Denn im zweiten Teil des Computerspiels mussten sie als virtuelle Taxifahrer ihre Passagiere an bestimmten Orten absetzen. Dies gelang den Probanden deutlich schneller, wenn in der Lernphase der entorhinale Cortex stimuliert worden war. Die tiefe Hirnstimulation des Hippocampus hatte dagegen keinen Einfluss auf das räumliche Gedächtnis.

Die Effekte waren deutlich. Nach der Stimulation hatten sich die Probanden sogar Abkürzungen gemerkt, schwärmt Fried und einige verkürzten die Fahrstrecke um mehr als 50 Prozent. Die Effekte wurden auch in den EEG-Ableitungen sichtbar. Nach der tiefen Hirnstimulation kam es zu einer deutlichen Steigerung im sogenannten Resetting des Theta-Rhythmus. Diese Wellen treten nach Lernübungen vermehrt im Hippocampus auf. Experimente an Nagern bringen sie mit einem vermehrten Lernerfolg in Verbindung.

Für gesunde Menschen dürfte eine tiefe Hirnstimulation wegen der damit verbundenen Risiken kaum infrage kommen. Aufgrund externer Hilfsmittel wäre sie ohnehin unsinnig (ein „Navi“ hätte die Taxifahrer vielleicht auch ohne Hirnstimulation schneller zum Ziel geführt). Ein mögliches Einsatzgebiet wäre der Morbus Alzheimer, bei dem bekanntlich auch essenzielle Gedächtnisinhalte und die Fähigkeit, neue zu bilden verloren gehen. Hier hat es bereits erste Versuche gegeben.

Vor anderthalb Jahren berichtete die Gruppe um Andres Lozano von der Universität Toronto in den Annals of Neurology (2010; 68: 521-34) über eine Phase-I-Studie an 6 Patient mit milder Alzheimer-Demenz. Sie konnten damals zeigen, dass die tiefe Hirnstimulation verschiedene Gedächtniszentren einschließlich des entorhinalen Cortex und des Hippocampus aktiviert.

Es kam auch zu einer Steigerung des Glukoseverbrauchs (in der Positronen-Emissions-Tomographie). Doch die Auswirkungen auf den Verlauf der Erkrankung (Endpunkt: Mini Mental State Examination) waren nicht signifikant. Lozano hatte allerdings Regionen in Fornix und Hypothalamus und nicht den entorhinalen Cortex stimuliert, so dass die Ergebnisse möglicherweise noch ausbaufähig sind.

Erfolgreicher verliefen Tierversuche, bei denen durch die tiefe Hirnstimulation sogar die Bildung neuer Nerven in den Gedächtniszentren angeregt werden konnte, wie Sandra Black von der Universität Toronto jetzt im Editorial (NEJM 2012; 366: 563-565) berichtet.

Dass die Ergebnisse nicht auf den Menschen übertragen werden können mag daran liegen, dass die Alzheimer-Erkrankung histopathologisch bereits weit fortgeschritten ist, wenn es zu Gedächtnisstörungen kommt. Eine eindeutige Frühdiagnose ist jedoch schwierig und die Implantation von Hirnelektroden bei Patienten mit minimalen kognitiven Beeinträchtigungen (MCI) dürfte auf ethische Bedenken stoßen, zumal die Wirkung erst nach vielen Jahren erkennbar wäre. © rme/aerzteblatt.de