10.07.2008 · Im Gleichtakt schwingende Nervenzellen verursachen das Zittern und die Muskelstarre von Parkinson-Kranken. Forscher haben nun erhellt, wie diese Schwingungen tief im Gehirn zustande kommen. Die neuen Einsichten sollen einem verbesserten Hirnschrittmacher zugute kommen.
© Forschungszentrum Jülich
Übrprüfung der Positionierung der Elektroden eines Hirnschrittmachers, wie er Parkinsonpatienten implantiert wird
Parkinson-Patienten leiden an einem Zittern, das durch eine gestörte Aktivität von Nervenzellverbänden im Gehirn hervorgerufen wird. Die neuronale Aktivität der betroffenen Verbände ist dabei synchronisiert und schwingt mit einer Frequenz von 5 Hertz (Hz), also mit fünf Schwingungen pro Sekunde.
Bisher hatte man angenommen, dass dieser 5-Hz-Rhythmus durch Nervensignale gesteuert wird, die von den Körpermuskeln in das Gehirn gesendet werden: das „propriorezeptive Feedback“, mit dem das Gehirn über Körperzustände auf dem Laufenden gehalten wird. Nun haben Wissenschaftler am Forschungszentrum Jülich den Nachweis erbracht, dass der 5-Hz-Rhythmus nicht nur von Nervensignalen aus den Körpermuskeln, sondern auch von Neuronenverbänden im Gehirn selbst angetrieben wird. Ihre Ergebnisse stellen sie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Europhysics Letters“ vor.
Ein verbesserter Hirnschrittmacher
„Auch Signale aus dem Kernbereich des Gehirns treiben den Tremor an“, so Professor Peter Tass. „Der Unterschied: Die Rückmeldung von den Gliedmaßen ist eine schnelle und einfache Reizweiterleitung. Die Signale aus Thalamus und Basalganglien werden jedoch in bestimmte schleifenförmig angeordnete Nervenbahnen des Gehirns und des Rückenmarks geleitet. Damit ist die Dynamik komplizierter und der Laufweg länger.“
Tass sieht durch diese Ergebnisse den von ihm und seiner Forschungsgruppe eingeschlagenen Weg zur Entwicklung eines verbesserten Hirnschrittmachers bestätigt. Dieser Schrittmacher soll das synchrone Schwingen der Nervenzellen mit deutlicher weniger Energieaufwand und nachhaltiger unterbinden, als es herkömmliche Geräte tun.
Der Schrittmacher besteht aus Elektroden, die gezielt an die in 5-Hz-Gleichschritt verfallenden Areale im Gehirn platziert werden. Die schwachen künstlichen Signale dieser Elektroden stören die zum Tremor führende Synchronisierung. Der so genannte Stimulator, der für diese Signale sorgt und die Energieversorgung sicherstellt, wird dabei unterhalb des Schlüsselbeins unter der Haut eingepflanzt. Dünne Drähte, ebenfalls unter der Haut, verbinden ihn mit den Elektroden.
