Es klingt wie etwas von den Machern von Star Trek, aber Forscher sehen Möglichkeiten mit der Verwendung von Tiefenhirnstimulation für Menschen, die leichte Alzheimer-Krankheit haben. Und in einer Welt, in der Medikamente verfügbar sind, aber die Vorteile begrenzt sind, ist es wichtig, alternative Therapien zur Behandlung und Vorbeugung von Alzheimer weiter zu entwickeln.
Was ist eine Tiefenhirnstimulation?
Die Tiefenhirnstimulation (DBS) ist ein Verfahren, bei dem Elektroden innerhalb des Gehirns platziert und so programmiert werden, dass kleine elektrische Impulse abgegeben werden, um die Gehirnaktivität zu stimulieren.
DBS wird seit einigen Jahren bei Menschen mit Parkinson-Krankheit eingesetzt, mit beachtlichem Erfolg bei der Verringerung von Zittern und Muskelkontraktionen sowie bei der Verbesserung der Körperhaltung. Es wird auch erforscht, um andere medizinische Bedingungen wie Depression 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. In Lokalanästhesie bohrt ein Neurochirurg Löcher in den Schädel des Patienten und fädelt die Drähte vorsichtig in verschiedene Bereiche des Gehirns. (Lokalanästhesie, wenn ein Patient wach ist, aber ein Bereich des Körpers ist betäubt, kann verwendet werden, weil das Gehirn selbst keinen Schmerz fühlen kann.)
Eine schrittmacherähnliche Maschine wird dann unter Vollnarkose in die Brust der Person implantiert, wo es kann schließlich 130 elektrische Miniaturimpulse pro Sekunde an die Drähte und folglich an das Gehirn abgeben. Bei der anfänglichen Implantation wird der Stimulator ausgeschaltet; Ein paar Tage oder Wochen nach der Operation wird der Stimulator eingeschaltet und beginnt, die elektrischen Impulse an das Gehirn abzugeben.
Wenn sie zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit verwendet werden, sind diese Drähte typischerweise mit der Fornix im Gehirn verbunden. Laut Johns Hopkins Medicine "ist der Fornix ein Gehirnweg, der dazu beiträgt, Informationen in den Hippocampus zu bringen, jenen Teil des Gehirns, in dem Lernen beginnt und Erinnerungen gemacht werden und wo die frühesten Symptome von Alzheimer aufkommen." Wie funktioniert die Tiefenhirnstimulation?
Es gibt verschiedene Theorien, warum es funktioniert, aber es gibt noch keine schlüssige Antwort. Bei Parkinson wird davon ausgegangen, dass das fehlerhafte Feuern des Gehirns unterbrochen und gestört wird.
Tatsächlich ist das Verständnis der Forscher für DBS so begrenzt, dass die Möglichkeit, es für Alzheimer zu nutzen, zufällig entdeckt wurde, als DBS an einem Mann getestet wurde, der krankhaft fettleibig war, um seinen Appetit zu kontrollieren. Als sie ihn mit der Drahtplatzierung und elektrischen Impulsen prüften, berichtete er eine lebhafte Erinnerung. Als sie die Impulse ausschalteten, ging die Erinnerung verloren, und als sie den Stimulator wieder einschalteten, kehrte die Erinnerung zurück. Dies führte zu der Erkenntnis, dass es vielleicht einen Weg gibt, das Gehirn und seine Erinnerungen zu stimulieren.
Ist es sicher?
DBS scheint ziemlich sicher zu sein. Obwohl der Gedanke an eine Gehirnoperation sehr riskant klingt, sagen Experten, dass dieses Verfahren nicht so invasiv ist, wie es sich anhört.
Es gibt immer Risiken bei einer Gehirnoperation; Jedoch haben über 100.000 Menschen auf der ganzen Welt mit Parkinson-Krankheit DBS mit minimalen Problemen durchgemacht. Zu den Risiken gehören Infektionen, Gerätefehlfunktionen, Schlaganfall, Batteriefehler und die Bewegung des Drahtes.
Forschung über Tiefenhirnstimulation und Alzheimer-Krankheit
Phase-I-Forschung
Im Jahr 2010 veröffentlichte die Annals of Neurology Zeitschrift eine Studie über eine klinische Phase-I-Studie in Kanada mit sechs Personen mit der Diagnose Alzheimer-Frühdiagnose. Sie hatten jeweils einen tiefen Hirnstimulator, der chirurgisch in ihr Gehirn implantiert wurde, und erlebten 12 Monate andauernde elektrische Stimulation.
Das Testen ihrer kognitiven Funktionen nach 6 und 12 Monaten zeigte eine Verbesserung oder einen weniger als erwarteten Rückgang bei drei der sechs Teilnehmer an.
Zusätzlich wurden PET-Scans verwendet, um den zerebralen Glukosestoffwechsel zu evaluieren, was die Fähigkeit des Gehirns ist, Zucker für Hirnbrennstoff abzubauen und kann auch ein Indikator für die Aktivitätsniveaus von Neuronen im Gehirn sein. Menschen mit Alzheimer zeigen im Laufe der Zeit typischerweise eine Abnahme des Glukosestoffwechsels, aber diese sechs Forschungsteilnehmer zeigten einen Anstieg, der während der gesamten Studie aufrechterhalten wurde. Interessanterweise hat die abnehmende Fähigkeit des Gehirns, Zucker bei der Alzheimer-Krankheit abzubauen, einige Forscher veranlasst, Alzheimer "Typ-3-Diabetes" zu nennen.
Phase-II-Forschung In einer Phase-II-Studie über Johns Hopkins nahmen 42 Patienten im Alter von 45 bis 85 Jahren an DBS teil, um ihre Alzheimer-Krankheit in Angriff zu nehmen. Zwischen 2012 und 2014 wurden sie jeweils einer DBS-Operation unterzogen. Die Hälfte von ihnen ließ ihre Stimulatoren nach 2 Wochen anschalten und die Hälfte von ihnen ließ sie nach 12 Monaten anschalten. 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, beurteilt. Der zerebrale Glukosestoffwechsel 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 hatte der zerebrale Glukosestoffwechsel signifikant zugenommen, aber diese Zunahmen wurden nach 12 Monaten nicht aufrechterhalten. Zusätzlich wurde ein altersbedingter Unterschied in der Reaktion festgestellt. Diejenigen Teilnehmer, die älter als 65 Jahre waren, zeigten Verbesserungen in der kognitiven Funktion und im zerebralen Glukosestoffwechsel. Diejenigen, die unter 65 Jahre alt waren, zeigten in keinem der Bereiche signifikante Verbesserungen. Die Forscher theoretisierten, dass dieser Effekt in Zusammenhang mit der manchmal größeren Verschlechterung der Gehirnstruktur bei jüngeren Menschen mit Alzheimer (früh einsetzende Alzheimer) im Vergleich zu denen mit spät einsetzendem Alzheimer stehen könnte.
Zusammenfassung der DBS-Effekte auf das Gehirn
Die Auswirkungen von DBS auf Alzheimer wurden in diesen klinischen Phase-I- und Phase-II-Studien untersucht, aber Informationen darüber, wie sie das Gehirn beeinflussen, wurden auch in anderen Umgebungen, einschließlich anderer Studien, gesammelt Studien und bei der Behandlung der Parkinson-Krankheit. Die folgenden Effekte wurden gefunden:
Verbesserte Gesamtkognition:
Die Erforschung von DBS bei Menschen mit Alzheimer führte zu einer verbesserten Kognition für einige der Teilnehmer, wie durch multiple neuropsychologische Tests gemessen wurde. Diese Tests messen verschiedene Aspekte der Gehirnfunktion, einschließlich Gedächtnis, Orientierung, Worterkennung und mehr.
Erhöhtes Hippokampusvolumen:Während der Hippocampus (ein Teil des Gehirns, der mit Gedächtnis assoziiert ist) mit der Anwesenheit des Alterns und signifikanter bei der Alzheimer-Krankheit verkümmert, wurde festgestellt, dass DBS das Volumen des Hippocampus bei Personen mit Alzheimer erhöht. Das Hippokampusvolumen wurde mit der Gedächtnisfunktion korreliert.
Erhöhter zerebraler Glukosestoffwechsel:Wie bereits erwähnt, zeigten einige Probanden, die DBS erhielten, einen verbesserten Glukosestoffwechsel in mehreren Hirnarealen.
Erhöhtes Volumen von Fornix- und Mammillarkörpern:Die Fornix- und Mammillarkörper im Gehirn (die beide mit der Gedächtnisfunktion zusammenhängen) zeigten nach der DBS bei Alzheimer-Patienten ein erhöhtes Volumen.
Höherer Acetylcholinspiegel:DBS wurde auch in der Forschung gezeigt, um die Freisetzung von Acetylcholin auszulösen. Acetylcholin hilft in unserem Gehirn, Nachrichten von einer Nervenzelle zur nächsten zu übertragen.
Erhöhtes räumliches Gedächtnis:Nach der Tiefenhirnstimulation der Fornix von Ratten zeigten sie ein verbessertes räumliches Gedächtnis in ihrer Fähigkeit, durch ein Labyrinth zu navigieren. Obwohl Tierstudien nicht immer auf Menschen übertragen werden, liefern sie uns oft Erkenntnisse über die Sicherheit und Wirksamkeit experimenteller Verfahren.
Verminderte Sprachflüssigkeit:Tiefe Hirnstimulation wird seit Jahren bei Menschen mit Parkinson mit signifikant positiven Ergebnissen eingesetzt. Einige Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass die Wortflüssigkeit bei einigen dieser Personen abgenommen hat. Während viele mit Parkinson fühlen, dass dieses Risiko den Nutzen, den tiefe Hirnstimulation für sie bietet, wert ist. es könnte nicht so leicht ein lohnendes Risiko für diejenigen mit Alzheimer-Krankheit angesehen werden.
Ethische ÜberlegungenWährend mehrere Studien an Menschen durchgeführt wurden, fordern einige Forscher zusätzliche und erweiterte Studien mit DBS in Tieren, bevor sie weitere Forschung mit Menschen fortsetzen. Sie weisen darauf hin, dass es während DBS-Forschungsteilnehmern, die kognitive Verbesserungen erfahren haben, einige andere gab, die in einigen kognitiven Bereichen nach der Tiefenhirnstimulation zurückgingen.
Diese Forscher betonen auch die Tatsache, dass es ein mangelndes Verständnis dafür gibt, wie tief die Hirnstimulation funktioniert; Daher empfehlen sie, dass mehr Informationen erworben werden, bevor klinische Studien mit Menschen ausgeweitet werden.
Ein Wort von Verywell
Die Tiefenhirnstimulation hat sich als geeignete Behandlung der Parkinson-Krankheit etabliert. es ist jedoch mehr Forschung erforderlich, um die Vorteile der Alzheimer-Krankheit zu erkennen. Das Potenzial von DBS für die kognitive Verbesserung ist aufregend, insbesondere, da wir uns weiterhin darum bemühen, eine wirksame Behandlung für Alzheimer zu finden.
