Süddeutsche Zeitung - 24.08.2019

von boris hänssler

D

ie Geschichte der Medizin ist

reich an Grausamkeiten. Man

würde sie gerne vergessen,

hätten sie die Medizin nicht

vorangebracht. In den Fünf-

ziger- und Sechzigerjahren implantierte

der amerikanische Psychiater Robert Gal-

braith Heath an der Tulane-Universität in

New Orleans 50 Menschen Elektroden im

Gehirn, um die Auswirkungen elektri-

scher Impulse auf Gefühle zu erforschen.

Heath wollte das Gehirn stimulieren, um

Euphorie zu erzeugen und um psychoti-

sche Patienten, die sich in sich zurückgezo-

gen hatten, in die Realität zurückzuholen.

Er hatte teilweise Erfolg, aber er kannte

keine Grenzen. Für seine Experimente hat-

te er vermutlich keine Zustimmung einge-

holt, zudem versuchte er, einem homo-

sexuellen Mann durch Stimulation beim

Sex mit einer Prostituierten gute Gefühle

zu induzieren, um ihn zu „heilen“. Auch

vor Experimenten an Strafgefangenen

schreckte er nicht zurück.

Heute gilt er dennoch als Pionier der tie-

fen Hirnstimulation, eine Methode, in die

Mediziner große Hoffnungen setzen. Eini-

ge Forscher glauben, ein Allheilmittel ge-

gen sämtliche Erkrankungen des Gehirns

gefunden zu haben: Strom gegen Alzhei-

mer, Zwangsstörungen, essenziellen Tre-

mor, Epilepsie, Schlaganfall, Multiple Skle-

rose, ADHS, Tourette-Syndrom und sogar

gegen Tumore. Aber Heaths Nachfolger

wissen immer noch nicht genau, warum

die Stimulation in einigen Fällen funktio-

niert und in anderen nicht – und welche

Langzeitfolgen sich für die Patienten erge-

ben könnten.

Eigentlich ist es naheliegend, Gehirnstö-

rungen mit Elektrizität zu behandeln. Das

Gehirn besteht aus Milliarden von Neuro-

nen, die in komplexen Netzwerken organi-

siert sind. Ein Neuron kann mit bis zu meh-

reren Hunderttausend anderen Nervenzel-

len über sogenannte Synapsen verknüpft

sein. Diese faserartigen Strukturen dienen

als Transportwege für elektrische Impul-

se. Die Netzwerke tauschen damit laufend

Informationen aus. Auf diese Weise den-

ken und fühlen wir. Bei Erkrankungen des

Gehirns funktioniert dieses System nicht

mehr richtig. Forscher vergleichen das oft

mit einem Orchester, dessen Instrumente

im Idealfall perfekt harmonieren. Bei ei-

ner Erkrankung ist die Harmonie gestört –

einige Instrumente produzieren falsche

Töne. Ein Dirigent muss versuchen, die

Harmonie wiederherzustellen. Die Hirnsti-

mulation erfüllt demnach diese Funktion

• sie soll die fehlerhaften elektrischen Ak-
  tivitäten korrigieren.
  Dafür gibt es verschiedene Ansätze. Als
  bisher größter Erfolg erwies sich die tiefe
  Hirnstimulation bei Parkinson-Kranken.
  Mit ihr hat die Medizin inzwischen mehr
  als 30 Jahre Erfahrung. Dabei werden ope-
  rativ Sonden im Gehirn implantiert, die ei-
  nen elektrischen Strom produzieren. Er
  lindert unter anderem den sogenannten
  Tremor, des typische Zittern bei Betroffe-
  nen. Für Patienten ist es oft eine immense
  Erleichterung. „Ihnen gelingt es mit der
  medikamentösen Therapie nicht mehr,
  eine ausreichende Lebensqualität zu errei-
  chen“, sagt Volker Arnd Coenen, Professor
  für Neurochirurgie am Universitätsklini-
  kum Freiburg.
  Bei Parkinson sterben Neuronen ab, die
  Dopamin produzieren, einen Botenstoff,
  den das Gehirn benötigt, um Bewegungen
  zu koordinieren. Der Mangel verursacht ei-
  ne Art Kommunikationsstörung: Einige
  Gehirnareale werden überaktiv, andere un-
  teraktiv. Folge sind Zittern, Bewegungsver-
  langsamung, Steifheit sowie – unter Thera-
  pie – Überbewegungen. Die Stimulation
  wirkt dem entgegen. „Die tatsächlichen
  Wirkungsmechanismen haben wir aber
  noch nicht vollständig verstanden“, sagt
  Bernhard Haslinger, Oberarzt und Leiter
  des Bereichs Bewegungsstörungen an der
  Neurologischen Klinik der Technischen
  Universität München. „Das ist erstaun-
  lich, wenn man bedenkt, wie lange wir dies
  schon einsetzen.“ Lange Zeit gingen For-
  scher davon aus, dass der Strom überakti-
  ve Kerngebiete im Gehirn einfach deakti-
  viere. „Tatsächlich scheint es eher so, dass
  die Stimulation die fehlerhafte Aktivität
  im Gehirn aktiv stört und so die Sympto-
  me schwächt“, sagt Haslinger.
  Die Sonden senden 130 elektrische Im-
  pulse pro Sekunde durch die betroffenen
  Gehirnareale, Tag und Nacht, von denen
  die Patienten in der Regel nichts mitbe-
  kommen. Allerdings nehmen einige Pati-
  enten die Sonden als Fremdkörper wahr,
  auch die psychosozialen Folgen von Ge-
  hirnimplantaten sind noch nicht ausrei-
  chend untersucht.
  Der operative Eingriff dauert im
  Schnitt mit Vorbereitung sechs bis sieben
  Stunden. Die Chirurgen verbinden die Son-
  den – Mikroelektroden – über Drähte mit
  dem batteriebetriebenen Stimulator, wo-
  bei alles unter der Haut platziert wird. Der

Eingriff ist nicht ohne Risiko: Die Elektro-

den müssen durch intaktes Hirngewebe

zum Zielort transportiert werden. Es kann

in seltenen Fällen zu Entzündungen oder

Blutungen kommen. Letzteres betrifft bis

zu bis zwei Prozent der Patienten. Negati-

ve Langzeitfolgen haben Ärzte bislang

nicht festgestellt. Jedoch müssen sie den

Stimulator für die optimale Wirkung bei je-

dem Patienten individuell programmie-

ren. „Es dauert etwa ein halbes Jahr, bis

das System optimal eingestellt ist“, sagt Co-

enen.

Die Technik hat sich in den vergange-

nen 30 Jahren deutlich verbessert. Mittels

Kernspintomografie konnten die Forscher

den zu stimulierenden Gehirnbereich ein-

grenzen, um die umgebenden Strukturen

nicht in Mitleidenschaft zu ziehen. Ein Ziel

aktueller Arbeiten ist, nicht mehr dauer-

haft zu stimulieren, sondern mithilfe von

maschinellem Lernen die Stimulation an

die Gehirnaktivitäten anzupassen. Co-

enen sagt: „Das wäre ein sogenannter Clo-

sed Loop: Die Sonden reagieren direkt auf

die Symptome. Das wirkt effektiver, spart

Batterie und reduziert möglicherweise die

Nebenwirkungen der Dauerstimulation.“

Mit der Technik behandeln Ärzte inzwi-

schen auch das Zittern, das in seltenen Fäl-

len bei Multipler Sklerose auftritt, sowie

den sogenannten essenziellen Tremor.

Letzterer kann Menschen meist im mittle-

ren Lebensabschnitt betreffen. Gängige

Therapie ist ein Betablocker, ein Medika-

ment, das Adrenalin hemmt. Bei einigen

Betroffenen ist der Tremor jedoch so

stark, dass er den Alltag einschränkt. Sie

fühlen sich stigmatisiert, weil sie zum Bei-

spiel im Restaurant angestarrt werden.

Die tiefe Hirnstimulation ist nicht für al-

le Patienten geeignet – bei Parkinson oft

für ausgerechnet jene nicht, die auch nicht

gut auf Medikamente ansprechen. Zudem

kommen alte Patienten oder Patienten mit

starken kognitiven Einschränkungen

nicht infrage, weil bei ihnen die Operati-

onsrisiken zu hoch sind. Unter anderem

deshalb bemühen sich Forscher um nicht-

invasive Alternativen.

An der Universität Bonn etwa forscht

man an einem Verfahren, das auf Ultra-

schall basiert. Dabei erzeugt der fokussier-

te Schall kleinste Läsionen im Gehirn, die

ähnlich wirken wie die Störungen durch

Strom. Jüngere Studien zeigten bei Patien-

ten mit mittelschwerem bis schwerem es-

senziellen Tremor nach drei Monaten eine

Verbesserung um 47 Prozent. Erst nach

ein bis zwei Jahren nahm die Wirkung

langsam ab. Bei vielen Studienteilneh-

mern traten jedoch Gangstörungen und

Taubheitsgefühle auf, bei ungefähr jedem

zehnten anhaltende Kopfschmerzen, Be-

wegungs-, Gleichgewichts- und Ge-

schmacksstörungen sowie Müdigkeit. Au-

ßerdem kommen nur Patienten mit einer

bestimmten Schädeldichte für die Behand-

lung infrage.

Auch die sogenannte Transkranielle

Magnetstimulation (TMS), das vielverspre-

chendste nichtinvasive Verfahren, macht

nur kleine Fortschritte. Dabei befestigen

Ärzte den Patienten eine Kupferspule am

Kopf. Für den Bruchteil einer Millisekun-

de induziert sie ein starkes Magnetfeld im

Gehirn. Die Patienten hören ein Klickge-

räusch und spüren ein leichtes Klopfen

auf der Kopfhaut. „Durch die magneto-

elektrische Induktion entsteht ein Strom-

fluss im Gehirn, das heißt, das Magnetfeld

dient nur als Trojanisches Pferd, um

Strom schmerzlos ins Gehirn zu bringen,“

sagt der Neurowissenschaftler Til Ole Berg-

mann am Deutschen Resilienz-Zentrum

(DRZ) in Mainz. „Durch die Stimulation im

Bereich der Hirnrinde, der für die Bewe-

gung der Muskeln zuständig ist, gelingt es

damit etwa, bei Probanden eine leichte Be-

wegung eines Fingers auszulösen.“ Die

TMS kann jedoch nur wenige Zentimeter

tief in das Gehirn eindringen. Evidenz für

eine zumindest kurzfristige Wirksamkeit

der TMS gibt es bislang nur bei Depressio-

nen, Schmerzen und Schlaganfällen.

Gerade bei Schlaganfällen hoffen Medi-

ziner, die Rehabilitation zu verbessern.

Bergmann sagt: „Normalerweise hemmen

sich die beiden Hirnhälften gegenseitig.

Durch den Schlaganfall ist die eine Hirn-

hälfte gestört, weshalb die andere Hemi-

sphäre überaktiv ist und dabei die schon

geschwächte umso mehr hemmt.“ Es kom-

me zu einem Ungleichgewicht, das die Re-

habilitation erschwere. Mit der Stimulati-

on wolle man versuchen, die geschwächte

Seite anzuregen oder die aktive zu schwä-

chen. Letzteres ist sicherer, da die TMS

von geschädigtem Hirngewebe prinzipiell

Krampfanfälle auslösen kann. Allerdings

funktioniere die Stimulation nicht nach-

haltig, da sie die Ursache nicht behebt.

„Das ist der große Knackpunkt bei allen

Anwendungen. Auch wenn es effektiv ist,

hält es oftmals leider nicht lange an.“

In dem europäischen Forschungspro-

jekt „ConnectToBrain“ versuchen For-

scher um den Neurologen Ulf Ziemann

von der Universität Tübingen, dieses Pro-

blem an den Beispielen Schlaganfall und

Alzheimer-Demenz zu lösen. Sie setzen

mehrere Magnetspulen in eine helmartige

Vorrichtung ein. Deren Felder überlagern

sich, sodass sie mit höherer räumlicher

Präzision jeden Ort der Gehirnrinde errei-

chen können. „Wir erwarten eine Genauig-

keit und Auflösung im Bereich von drei

Quadratmillimetern“, sagt Ziemann. „Die

Stärke des induzierten Feldes kommt zwar

auch hier nicht in die tiefen Kerngebiete

hinein. Aber wir wissen ziemlich genau,

dass wir bestimmte Punkte stimulieren

können und so das gesamte Netzwerk indi-

rekt anregen. Die Impulse breiten sich

dann bis in tiefgelegene Strukturen aus.“

Zudem kombinieren die Forscher die

Spulen mit Elektroenzephalografie (EEG),

sodass sie in Echtzeit die Reaktion auf die

Impulse messen können. Das EEG erfasst

Spannungsschwankungen an der Kopf-

oberfläche und gibt Rückschlüsse darauf,

was im Gehirn passiert. „Unser Ziel ist, die-

se Stimulationsprotokolle an den individu-

ellen instantanen Zustand des Gehirns

anzupassen“, sagt Ziemann. Auch hier ent-

stünde ein Closed Loop. „Wir denken, dass

wir dann zahlreiche neurologische Netz-

werkerkrankungen des Gehirns irgend-

wann mit so einem System behandeln kön-

nen.“ Allerdings gibt Til Ole Bergmann aus

Mainz zu bedenken, dass bei neurodegene-

rativen Erkrankungen die Zellen abster-

ben – dies lässt sich durch Stimulation

nicht aufhalten. Somit hat auch der Kampf

gegen die Symptome Grenzen.

Dafür gibt es auch außerhalb des

medizinischen Bereichs mögliche Anwen-

dungen für die Magnetstimulation. Ein

Forscherteam um Jost-Julian Rumpf vom

Universitätsklinikum Leipzig und Gesa

Hartwigsen vom Max-Planck-Institut für

Kognitions- und Neurowissenschaften ver-

sucht, auf diese Weise das Lernen zu er-

leichtern. So weiß man, dass das Gehirn

durch Wiederholung lernt, Bewegungen

besser zu steuern, sei es beim Schreiben

oder beim Klavierspiel. In einem Versuch

wurden die Teilnehmer deshalb gebeten,

immer wieder die gleichen Bewegungen

auszuführen, unterbrochen von wenigen

Sekunden Pause. „Wir haben genau in die-

sen Pausen das Gehirn stimuliert, und ob-

wohl es in diesem Moment keine Bewegun-

gen koordiniert, führte die Stimulation zu

einer Verfestigung des Gelernten – die Ver-

suchsteilnehmer konnten die gelernten

motorischen Sequenzen später besser ab-

rufen“, sagt Hartwigsen. Allerdings sei ein

solcher Ansatz bei komplexen Lernprozes-

sen deutlich schwieriger umzusetzen,

denn hier seien größere, wenig bekannte

Netzwerke beteiligt.

Womöglich ist bei der TMS das Anwen-

dungsspektrum ähnlich begrenzt wie bei

der tiefen Hirnstimulation. „Das Gehirn

ist ein unheimlich fein austariertes Sys-

tem, welches bei bestimmten Krankheits-

bildern gestört ist“, erläutert Bergmann.

Die TMS sei eine vergleichsweise grobe

Methode. „Wenn Sie auch nur einen Kubik-

millimeter stimulieren, sind das trotzdem

Millionen von Synapsen. Das ist, als wür-

den Sie versuchen, eine Schweizer Uhr mit

Vorschlaghammer zu reparieren.“

Könnte Elektrostimulation

dazu beitragen, besser Klavier

zu spielen?

Sie hören ein Klickgeräusch

und spüren ein leichtes Klopfen

auf der Kopfhaut

Das Gehirn ist ein Orchester,

dessen Instrumente im

Idealfall perfekt harmonieren

von berit uhlmann

S

chwere Atemnot, Schmerzen, Erbre-

chen – etwa 150 Menschen in den

USA machten in den vergangenen

Wochen ein rätselhaftes Leiden durch.

Einzige bekannte Gemeinsamkeit: Sie al-

le hatten zuvor an einer E-Zigarette gezo-

gen. Noch werfen die Fälle mehr Fragen

als Antworten auf und es wäre falsch, die

Verdampfer nun pauschal als Krankma-

cher zu verteufeln. Doch genauso reali-

tätsfern ist es, E-Zigaretten und Tabak-

erhitzer pauschal als Lösung im Kampf

gegen das Rauchen zu sehen. Und das

nicht erst seit den aktuellen Vorfällen.

Denn wer über neue, wahrscheinlich

risikoärmere Alternativen für Raucher

spricht, muss die Rechnung längst mit

den Tabakkonzernen machen. Sie haben

in den vergangen Jahren teilweise massiv

in die neuen Geräte investiert. Seither ma-

chen Wissenschaftler eine besorgniser-

regende Beobachtung nach der anderen.

So haben sie gezeigt, dass E-Zigaretten

längst nicht immer als Ersatz zur klassi-

schen Zigarette vermarktet werden, son-

dern gezielt als Ausweichoption für Situa-

tionen, in denen Rauchen verboten oder

unerwünscht ist. Damit steigt das Risiko

einer doppelten Abhängigkeit.

Gleichzeitig tun die Hersteller viel da-

für, ihre neuen Produkte weniger als Aus-

stiegshilfe für langjährige Zigarettenab-

hängige, sondern als Einsteigerprodukt

für möglichst viele neue Konsumenten

zu designen. Die E-Zigarette Juul in ihrer

coolen Anmutung für technikaffine Kids

ist das bekannteste Beispiel. In den USA

enthält eine Kapsel so viel Nikotin wie

eine ganze Schachtel Zigaretten – ein

Schnellzug in die Sucht. Etwa drei Millio-

nen Highschool-Schüler dampfen in den

Staaten. Kein Wunder, dass der Marlboro-

Hersteller Altria längst in die Marke ein-

gestiegen ist.

Schließlich versucht Big Tobacco, sich

durch Investitionen in neue Technolo-

gien einen Platz an den Tischen von

Forschern und Politikern zu sichern.

Prominentestes Beispiel ist die Stiftung

„für eine rauchfreie Zukunft“, die Philipp

Morris gegründet und mit nahezu einer

Milliarde US-Dollar ausgestattet hat. Sie

bezeichnet sich als unabhängig und gibt

als Ziel an, die Forschung neuer, weniger

schädlichen Tabakprodukte voranzubrin-

gen. Tatsächlich wurde das Geld bislang

vor allem für PR ausgegeben. 7,6 Millio-

nen Dollar waren es 2018. Das Vorgehen

folgt einer lange bekannten Strategie:

Zugang zu Entscheidern zu bekommen

und diese von jenen Maßnahmen abzu-

lenken, die nachweislich effektiv sind. All

dies spricht dafür, dass die Branche unter

dem Deckmantel der Risikominimierung

letztlich nur ihr Hauptprodukt stärken

will. Und dies ist noch immer die klassi-

sche Zigarette. Auf ihr Schadenskonto ge-

hen nicht nur 150 Amerikaner mit Atem-

not, sondern jährlich mehr als acht Millio-

nen Tote auf der ganzen Welt.

DEFGH Nr. 195, Samstag/Sonntag, 24./25. August 2019 33

WISSEN

Tief ins Gehirn

Die elektrische Stimulation von Nervenzellen gilt neuerdings

wieder als Allheilmittel gegen neurologische Erkrankungen. Dabei wissen

die Mediziner noch nicht mal genau, was dabei im Kopf passiert

HIRNSCHRITTMACHER

Was aussieht wie ein

elektronisches Spielgerät,

ist ein sogenannter

Neurostimulator zur tiefen

Hirnstimulation vor allem zur

Behandlung von

Bewegungsstörungen bei

Parkinson-Patienten. Das

kleine silberne Kästchen (l.)

wird in die Brust oder den

Oberbauch implantiert.

FOTO: SONJA MARZONER

Berit Uhlmann hat schon

2011 über E-Zigaretten

berichtet, damals klang es

hoffnungsvoller.

Wieso sich Juweliere, Sammler und

Wissenschaftler um Bernstein

aus Myanmar reißen  Seite 34

Uralte Schätze

E-ZIGARETTEN

Schnellzug

in die Sucht

Die Verdampfer sind immer

wenigerAusstiegshilfe,

sondern Einsteigerprodukt

Die Kupferspule induziert für den Bruchteil einer Millisekunde ein starkes Magnetfeld im Gehirn. Bereits jetzt hilft dieses nichtinvasive Verfahren bei Depressionen,

Schmerzen und Schlaganfällen. FOTO: PHANIE/YOUR PHOTO TODAY

UNTERM STRICH

FLÄCHENVERBRAUCH

33 740

Fußballfelder hätten auf der jährlich

verbrauchten Fläche Platz

SZ-Grafik: Sara Scholz; Quelle: Umweltbundesamt

66 Hektar

Flächen werden jeden Tag

inDeutschland verbraucht – für Siedlungen,

Landwirtschaft und Verkehr

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