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Neurochirurgie : Software fürs Gehirn

  • -Aktualisiert am

Für Parkinson-Patienten: Hirnschrittmacher aus dem Forschungszentrum Jülich Bild: dpa

Immer mehr moderne Technik wird in das Gehirn eingepflanzt. Künstlich erzeugte Impulse stellen Hör- und Sehsinn wieder her, verbessern Motorik oder gar die Stimmung. Hirnschrittmacher machen kranke Nervenzellen wieder fit. Und Unternehmen sehen Marktchancen.

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          Wenn Volker Sturm von seinem Handwerk spricht, dann fühlt man sich bisweilen wie in einem Science-Fiction-Film. Von winzigen Elektroden ist die Rede, die der Kölner Neurochirurg zur Behandlung von Parkinson oder schwersten Depressionen tief ins Gehirngewebe der Patienten einsetzt. Dort sollen die kleinen Impulsgeber die beschädigten Nervenzellen wieder in Topform bringen - auf Knopfdruck. Parkinson-Patienten, denen die Koordination ihrer Arm- und Beinbewegungen aufgrund von Muskelsteifheit oder Zittern schwer- fällt, können nach Implantierung zum Beispiel wieder schüttelfrei eine Tasse zum Mund führen oder wieder gehen - eine enorme Erleichterung, die den Betroffenen viel Lebensqualität zurückgibt.

          Das alles ist modernster Technik zu verdanken. „Ohne Computertechnologie wären derartige Eingriffe in das menschliche Gehirn gar nicht denkbar“, sagt Sturm, der die Neurochirurgie an der Universitätsklinik Köln leitet. „Man kann nun jeden Punkt im Gehirn lokalisieren und punktgenau anzielen.“ Tiefenhirnstimulation heißt dieses Verfahren: „Die krankhaft starken Synapsen werden in ihrer Funktion wieder normalisiert“, sagt Sturm. Während der Operation ist Präzisionsarbeit gefragt: Die ein Millimeter dicken Elektroden müssen über zwei kleine Bohrlöcher im Schädel in das richtige Nervenbündel - zum Beispiel den Thalamus - manövriert werden. Dort kann der kleine Chip dann auf ein Gebiet von vier Millimeter Durchmesser Einfluss nehmen.

          Nebenwirkungen konventioneller Hirnschrittmacher

          Doch die Neuromodulation der konventionellen Hirnschrittmacher ist noch sehr grob, der Effektivitätsgrad entsprechend niedrig und die Nebenwirkungen mitunter gravierend. Das soll anders werden. Konventionelle Hirnschrittmacher, von denen Sturm schon mehr als 1000 Stück implantiert hat, feuern mit einer recht hohen Dauerfrequenz von 130 Impulsen je Sekunde. Darunter leidet mitunter das umliegende Gewebe. Um diese Nebenwirkungen zu vermindern, sollen die künstlichen Signale aus dem Hirnschrittmacher die kranken Hirnareale viel genauer ansprechen und eine unnötige Belastung gesunder Gehirnfunktionen weitgehend vermeiden. „Wir arbeiten an einem neuen Verfahren“, sagt Sturm. „Wir versuchen, die pathologischen Synchronisationsprozesse der Nervenzellen durch ganz milde Reize zu unterbrechen, ohne dabei die Eigenorganisation der Zellverbände zu zerstören.“

          Vereinigte Staaten : Hirnschrittmacher weckt Patienten auf

          Hierzu hat Sturm mit dem Team seines Mathematiker-Kollegen Peter Tass und dem Forschungszentrum Jülich hochkomplexe Rechenalgorithmen entwickelt und in Bits und Bytes gegossen. Dabei haben die Forscher von der Natur abgeguckt: „Wir nutzen die Selbstorganisationsprinzipien biologischer Systeme. Diese bilden wir in unserer Software ab“, sagt Sturm.

          Software reduziert Nebenwirkungen

          Die Hardware für die elektronische Gehirnhilfe ist schon etabliert. Sie ähnelt grob der des Herzschrittmachers: Wie dieser besteht sein kleiner Bruder aus einem Generator, der über dem Brustmuskel eingepflanzt wird. Von dort verlaufen dünne Kabel unter der Haut bis zum Gehirn und steuern dort die Elektroden an. Der Minihelfer ist dabei nicht ganz billig. "Ein Hirnschrittmachergerät kostet zwischen 17 000 und 20 000 Euro", sagt Sturm. In Deutschland übernehmen die Krankenkassen derzeit die Kosten für die Operation an Parkinson-Patienten. Bei psychiatrischen Erkrankungen gibt es noch keine allgemeinen Regelungen; hier wird im Einzelfall entschieden.

          Die derzeit auf dem Markt befindlichen Hirnschrittmacher werden von Unternehmen wie den amerikanischen Anbietern Cyberonics oder Medtronic hergestellt. Sturm rechnet damit, dass es noch etwa zwei Jahre dauert, bis die neue Generation der Hirnschrittmacher marktreif sein wird. Die Entwicklung des Prototypen haben Sturm und Tass 2005 in einem Unternehmen ausgelagert, der ANM (Adaptive Neuromodulation) GmbH. Auf ANM sind nach Angaben von Sturm schon führende Medizintechnikunternehmen aufmerksam geworden.

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