Die elektrische Signatur der Parkinson-Krankheit 

Forschende in aller Welt versuchen auf ganz unterschiedlichen Wegen, einer Antwort auf die Frage näherzukommen, wie sich die Rhythmen bei Parkinson von denen eines gesunden Gehirns unterscheiden.[1] Einer dieser Wege führt über Elektroden direkt ins Gehirn von Parkinson-Patienten. Die sogenannte Tiefe Hirnstimulation ist nicht nur eine etablierte Therapie, bei der elektrische Impulse die Symptome lindern – sie ermöglicht auch einzigartige elektrische Messungen in der Tiefe des menschlichen Gehirns. Die damit gewonnenen Daten lassen sich nutzen, um die Vorgänge im Gehirn bei Parkinson besser zu verstehen und neue Ansatzpunkte für zukünftige Therapien zu schaffen. 

Ist Parkinson eine „Rhythmuskrankheit“?

Die Bewegungskrankheit Parkinson geht mit sogenannten „Beta-Rhythmen“ einher, die etwa 20-mal pro Sekunde schwingen, deren Stärke aber variiert. Lange galt: Je stärker die Beta‑Rhythmen, desto ausgeprägter die Symptome.[2] Doch bislang blieb die Datenlage widersprüchlich – lag es an Unterschieden in Messgeräten, der Patientengruppen oder Auswertungsmethoden?

In einer europaweiten Kooperation bündelten wir erstmals unabhängige Datensätze aus mehreren Kliniken und entwickelten ein einheitliches Analyseverfahren.[3] Das Ergebnis: Unterschiede bei Methoden oder Geräten spielten kaum eine Rolle – entscheidend war die Stichprobengröße. Der Zusammenhang zwischen Beta-Rhythmen und Symptomen war vorhanden, aber schwächer als gedacht. Erst bei über 100 Patienten ließ sich ein verlässlicher Effekt nachweisen. Frühere Studien waren meist deutlich kleiner gewesen.

Rhythmische oder nicht-rhythmische Aktivität

Ein weiterer Grund für widersprüchliche Ergebnisse: Viele Studien unterschieden nicht zwischen rhythmischer und nicht-rhythmischer Hirnaktivität, obwohl beide unterschiedliche Prozesse widerspiegeln.[4] Man kann sich das Gehirn wie einen Saal voller Musiker vor der Generalprobe vorstellen: Kleine Gruppen spielen schon gemeinsam im Takt und erzeugen so einen klaren Rhythmus; andere üben noch allein, was sich zu einem nicht-rhythmischen Rauschen überlagert. Misst man nur die Lautstärke im Saal, vermischt sich beides.

Wir nutzten daher gezielt Methoden, die rhythmische Aktivität vom nicht-rhythmischen „Rauschen der Nervenzellen“ trennen, und konnten dadurch den Zusammenhang mit den Bewegungsstörungen deutlich besser erklären. Auch der anatomische Ursprung des Beta-Rhythmus lag nun näher an der Region im Gehirn, in der die Stimulation am wirksamsten ist – ein möglicher Schritt hin zur automatisierten Ortsauswahl von Stimulationselektroden, die bislang aufwändig manuell bestimmt wird.

Die Asymmetrie der Symptomatik

Die klinische Vielfalt der Erkrankung bleibt eine Herausforderung: Alter, Krankheitsdauer sowie Symptomkombinationen variieren erheblich, und eine gesunde Kontrollgruppe fehlt, da die Tiefe Hirnstimulation nur bei schwer Betroffenen eingesetzt wird. Wir nutzten daher ein Merkmal der Krankheit selbst – ihre häufig vorhandene Asymmetrie: Eine Körperseite ist stärker betroffen als die andere. Das brachte uns auf die Idee, die stärker betroffene Hirnhälfte mit der weniger betroffenen zu vergleichen. So diente jeder Patient gewissermaßen als eigene Kontrollperson.

Die Analyse zeigte: In der stärker betroffenen Hirnhälfte war die nicht-rhythmische, rauschähnliche Aktivität deutlich erhöht. Das deutet auf eine gesteigerte Feuerrate der Nervenzellen hin – ein Befund, der bereits in Tiermodellen der Parkinson-Krankheit beschrieben wurde.

Dialog zwischen Gehirn und Maschine

Diese nicht-rhythmische elektrische Signatur könnte künftig helfen, die Tiefe Hirnstimulation gezielter zu steuern. Statt kontinuierlich Impulse zu senden, ließe sich die Stimulation an der aktuellen Hirnaktivität ausrichten – Stimulation also nur dann, wenn sie tatsächlich benötigt wird. Erste „adaptive“ Stimulatoren, die solche Echtzeit-Anpassungen ermöglichen, sind inzwischen verfügbar. In Folgestudien kann nun geprüft werden, ob sich die neue „Rausch-Signatur“ auch im Alltag bewährt. So könnte das, was früher als „Rauschen“ galt, künftig die Grundlage präziserer, intelligenter Stimulationssysteme bilden.

Literaturhinweise