Hirnschrittmacher der neuen Generation

Die tiefe Hirnstimulation kann die benötigte Medikamentendosis bei Parkinson-Patienten teils beträchtlich reduzieren und Symptome wie Bewegungsarmut, Muskelsteifigkeit und Zittern verbessern. Fein platzierte Elektroden dämpfen dabei die Aktivität einer bestimmten Hirnregion, des subthalamischen Kerns (STN), der bei Menschen mit Morbus Parkinson überaktiv ist. Dadurch wird die hemmende Wirkung des STN auf die Großhirnrinde, die Teil der Parkinson-Pathologie ist, reduziert und Bewegungsabläufe verbessern sich.

Bei den meisten bisher eingesetzten Systemen muss die Stärke der Stromimpulse üblicherweise manuell durch den Arzt eingestellt werden. Bei modernen Geräten kann die Einstellung »online« erfolgen, ohne dass der Patient beim Neurologen anwesend sein muss. Bei Neuimplantationen könnten künftig jedoch vermehrt Technologien eingesetzt werden, die gar nicht mehr manuell eingestellt werden müssen, da sie mit adaptiver Hirnstimulation arbeiten – das heißt, sie passen die Stärke der Stromimpulse in Echtzeit automatisch an die aktuellen Gehirnströme des Patienten an. In den USA und in Europa sind seit diesem Jahr entsprechende Medizinprodukte zertifiziert.

Die aTHS-Technologie nutzt ein Closed-Loop-System, um Impulse nur dann zu aktivieren, wenn sie benötigt werden. Die implantierten Elektroden erkennen hierzu bestimmte rhythmische Schwankungen der neuronalen Aktivität, die im Frequenzbereich von etwa 13 bis 30 Hertz liegen und als β-Oszillationen bezeichnet werden.

β-Oszillationen treten vor allem in den Basalganglien und im motorischen Kortex auf und koordinieren das Zusammenspiel von Nervenzellen. Das Auftreten und die Ausprägung dieser rhythmischen Signale wird als β-Aktivität bezeichnet. Bei gesunden Personen ist diese variabel: Sie nimmt zum Beispiel bei Ruhe zu und sinkt bei Bewegung. Bei Parkinson-Patienten ist dieser Mechanismus jedoch gestört und die β-Aktivität dauerhaft erhöht.

Die adaptive THS steuert die Stimulationsintensität oder -frequenz abhängig von der gemessenen β-Aktivität: Überschreitet diese einen bestimmten Schwellenwert, wird die Stimulation aktiviert oder verstärkt. Sinkt die Aktivität unter den Grenzwert, werden die Impulse reduziert oder pausiert. Dieses Prinzip ermöglicht eine präzisere Symptomkontrolle, kann Nebenwirkungen verringern und gleichzeitig die Batterielaufzeit des Implantats verlängern.