Ist eine Tiefenhirnstimulation bei der Behandlung von Alzheimer wirksam?
Was ist tiefe Hirnstimulation??
Deep Brain Stimulation (DBS) ist ein Verfahren, bei dem Elektroden im Gehirn platziert und so programmiert werden, dass sie kleine elektrische Impulse abgeben, um die Gehirnaktivität zu stimulieren.DBS wird seit mehreren Jahren bei Parkinson-Patienten mit beachtlichem Erfolg zur Verringerung von Zittern und Muskelkontraktionen sowie zur Verbesserung der Körperhaltung eingesetzt. Es wird auch erforscht, um andere Krankheiten wie Depressionen und Zwangsstörungen zu behandeln.
Wie werden Elektroden im Gehirn platziert??
Die kurze Antwort: Gehirnoperation. Damit DBS möglich ist, müssen Drähte in das Gehirn eingeführt werden. Unter örtlicher Betäubung bohrt ein Neurochirurg Löcher in den Schädel des Patienten und führt die Drähte vorsichtig in verschiedene Bereiche des Gehirns ein. (Eine Lokalanästhesie kann durchgeführt werden, wenn ein Patient wach ist, aber ein Bereich des Körpers betäubt ist, da das Gehirn selbst keine Schmerzen verspüren kann.)Eine schrittmacherähnliche Maschine wird dann unter Vollnarkose in die Brust der Person implantiert, wo sie schließlich 130 kleine elektrische Impulse pro Sekunde an die Drähte und folglich an das Gehirn abgeben kann. Bei der ersten Implantation ist der Stimulator ausgeschaltet. Einige Tage oder Wochen nach der Operation wird der Stimulator eingeschaltet und beginnt, die elektrischen Impulse an das Gehirn abzugeben.
Bei der Behandlung der Alzheimer-Krankheit sind diese Drähte normalerweise mit dem Fornix im Gehirn verbunden. Laut Johns Hopkins Medicine "ist der Fornix ein Gehirnweg, der dazu beiträgt, Informationen zum Hippocampus zu bringen, dem Teil des Gehirns, in dem das Lernen beginnt und Erinnerungen hergestellt werden und in dem die ersten Symptome von Alzheimer auftreten."
Wie funktioniert die Tiefenhirnstimulation??
Es gibt verschiedene Theorien, warum es funktioniert, aber es gibt noch keine endgültige Antwort. Bei Parkinson wird angenommen, dass es die fehlerhafte Zündung des Gehirns unterbricht und stört.Tatsächlich ist das Verständnis der Forscher für DBS so begrenzt, dass die Möglichkeit, es gegen Alzheimer einzusetzen, versehentlich entdeckt wurde, als DBS an einem Mann getestet wurde, der krankhaft fettleibig war, um seinen Appetit zu kontrollieren. Als sie ihn mit der Kabelverlegung und den elektrischen Impulsen testeten, berichtete er von einer lebhaften Erinnerung. Wenn sie die Impulse ausschalteten, verschwand die Erinnerung, und wenn sie den Stimulator wieder einschalteten, kehrte die Erinnerung zurück. Dies führte zu der Erkenntnis, dass es vielleicht eine Möglichkeit gibt, das Gehirn und die darin enthaltenen Erinnerungen zu stimulieren.
Ist es sicher?
DBS scheint ziemlich sicher zu sein. Obwohl der Gedanke der Gehirnoperation sehr riskant klingt, sagen Experten, dass dieses Verfahren tatsächlich nicht so invasiv ist, wie es sich anhört. Mit einer Gehirnoperation sind immer Risiken verbunden. Über 100.000 Menschen auf der ganzen Welt mit Parkinson-Krankheit haben sich jedoch mit minimalen Problemen einem DBS unterzogen. Zu den Risiken zählen Infektionen, Gerätestörungen, Schlaganfall, Batterieausfall und Bewegung des Kabels.Forschung zu Tiefenhirnstimulation und Alzheimer's Krankheit
Phase-I-ForschungIm Jahr 2010 veröffentlichte das Journal Annals of Neurology eine Studie, in der eine klinische Phase-I-Studie in Kanada mit sechs Personen mit Alzheimer-Frühdiagnose vorgestellt wurde. Sie hatten jeweils einen tiefen Hirnstimulator, der chirurgisch in ihr Gehirn implantiert war, und erlebten 12 Monate lang eine kontinuierliche elektrische Stimulation. Tests ihrer kognitiven Funktionen nach 6 und 12 Monaten zeigten eine Verbesserung oder einen weniger als erwarteten Rückgang bei drei der sechs Teilnehmer.
Zusätzlich wurden PET-Scans verwendet, um den zerebralen Glucosestoffwechsel zu bewerten. Hierbei handelt es sich um die Fähigkeit des Gehirns, Zucker für den Gehirntreibstoff abzubauen, und um einen Indikator für das Aktivitätsniveau von Neuronen im Gehirn. Menschen mit Alzheimer zeigen normalerweise eine Abnahme des Glukosestoffwechsels im Laufe der Zeit, aber diese sechs Forschungsteilnehmer zeigten eine Zunahme, die während der gesamten Studie beibehalten wurde. Interessanterweise hat die abnehmende Fähigkeit des Gehirns, Zucker bei der Alzheimer-Krankheit abzubauen, einige Forscher veranlasst, Alzheimer als "Typ-3-Diabetes" zu bezeichnen.
Phase-II-Forschung
In einer Phase-II-Studie von Johns Hopkins nahmen 42 Patienten im Alter von 45 bis 85 Jahren an DBS teil, um gegen die Alzheimer-Krankheit vorzugehen. Sie wurden zwischen 2012 und 2014 jeweils einer DBS-Operation zur Implantation unterzogen. Die Hälfte von ihnen ließ ihre Stimulatoren nach 2 Wochen und die Hälfte nach 12 Monaten einschalten. Dies war eine Doppelblindstudie, da weder die Ärzte noch die Patienten wussten, wann die Stimulatoren aktiviert wurden.
Die Kognition wurde in dieser Studie durch mehrere Tests einschließlich des ADAS-Cog 13 bewertet. Der zerebrale Glucosestoffwechsel wurde auch in verschiedenen Bereichen des Gehirns gemessen.
Die Ergebnisse dieser Studie waren interessant und nicht unbedingt das, was erwartet wurde. 6 Monate nach der Implantation des Stimulators war der zerebrale Glucosestoffwechsel signifikant angestiegen, aber diese Zuwächse blieben nach 12 Monaten nicht erhalten. Zusätzlich wurde ein altersbedingter Unterschied in der Reaktion festgestellt. Die Teilnehmer, die älter als 65 Jahre waren, zeigten Verbesserungen der kognitiven Funktionen und des zerebralen Glukosestoffwechsels. Personen unter 65 Jahren zeigten in beiden Bereichen keine signifikanten Verbesserungen. Die Forscher vermuteten, dass dieser Effekt möglicherweise mit der manchmal stärkeren Verschlechterung der Gehirnstruktur bei jüngeren Menschen mit Alzheimer (Alzheimer im Frühstadium) im Vergleich zu jenen mit Alzheimer im Spätstadium zusammenhängt.
Zusammenfassung der DBS-Effekte auf das Gehirn
Die Auswirkungen von DBS auf Alzheimer wurden im Rahmen dieser klinischen Phase-I- und Phase-II-Studien untersucht. Informationen darüber, wie sich DBS auf das Gehirn auswirkt, wurden jedoch auch bei der Anwendung in anderen Umfeldern, einschließlich anderer Forschungsstudien und bei der Behandlung der Parkinson-Krankheit, gesammelt. Folgende Effekte wurden festgestellt:Verbesserte Gesamtkognition: Forschungen zu DBS bei Menschen mit Alzheimer führten bei einigen Teilnehmern zu einer verbesserten Wahrnehmung, gemessen anhand mehrerer neuropsychologischer Tests. Diese Tests messen verschiedene Aspekte der Gehirnfunktion, einschließlich Gedächtnis, Orientierung, Worterkennung und mehr.
Erhöhtes Hippocampusvolumen: Während der Hippocampus (ein Teil des Gehirns, der mit dem Gedächtnis assoziiert ist) mit dem Vorhandensein von Alterung und signifikanter bei der Alzheimer-Krankheit verkümmert, wurde festgestellt, dass DBS das Volumen des Hippocampus bei Menschen mit Alzheimer erhöht. Das Hippocampusvolumen wurde mit der Gedächtnisfunktion korreliert.
Erhöhter zerebraler Glukosestoffwechsel: Wie oben hervorgehoben, zeigten einige Probanden, die DBS erhielten, einen verbesserten Glucosestoffwechsel in mehreren Bereichen des Gehirns.
Erhöhtes Volumen von Fornix- und Mammillarkörpern: Der Fornix- und der Mammillarkörper im Gehirn (die beide mit der Gedächtnisfunktion zusammenhängen) haben nach DBS bei Patienten mit Alzheimer ein erhöhtes Volumen gezeigt.
Höhere Acetylcholinspiegel: Es wurde auch in der Forschung gezeigt, dass DBS die Freisetzung von Acetylcholin auslöst. Acetylcholin hilft bei der Übertragung von Nachrichten von einer Nervenzelle zur nächsten in unserem Gehirn.
Erhöhtes räumliches Gedächtnis: Nach einer tiefen Hirnstimulation zum Fornix von Ratten zeigten sie ein verbessertes räumliches Gedächtnis in ihrer Fähigkeit, durch ein Labyrinth zu navigieren. Tierversuche werden zwar nicht immer auf den Menschen übertragen, liefern uns jedoch häufig Erkenntnisse über die Sicherheit und Wirksamkeit experimenteller Verfahren.
Verminderte mündliche Verhandlungssicherheit: Die Tiefenhirnstimulation wird seit Jahren bei Parkinson-Patienten mit signifikant positiven Ergebnissen angewendet. Einige Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass die verbale Sprachkompetenz bei einigen dieser Personen abgenommen hat. Während viele Parkinson-Patienten der Meinung sind, dass dieses Risiko den Nutzen wert ist, den eine tiefe Hirnstimulation für sie bietet. es könnte bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit nicht so leicht als lohnendes Risiko angesehen werden.
Ethische Überlegungen
Obwohl mehrere Studien am Menschen durchgeführt wurden, fordern einige Forscher zusätzliche und erweiterte Studien zur Anwendung von DBS bei Tieren, bevor sie weitere Forschungen mit Menschen durchführen. Sie weisen darauf hin, dass es DBS-Forschungsteilnehmer gab, die eine gewisse kognitive Verbesserung erfahren haben, aber auch einige andere, die in einigen kognitiven Bereichen nach einer tiefen Hirnstimulation zurückgingen.Diese Forscher heben auch die Tatsache hervor, dass es an Verständnis mangelt, wie eine Tiefenhirnstimulation funktioniert; Sie empfehlen daher, mehr Informationen zu beschaffen, bevor klinische Studien mit Menschen ausgeweitet werden.
