Epilepsie: Hirnstimulation vom Thron gestoßen?

19. November 2015
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Eine mathematische Analyse für EEG-Messungen der Hirnströme kann die bisher eingesetzte riskante Hirnstimulation ersetzen. Das Verfahren macht die Epilepsie-Messung sicherer, ermöglicht Langzeit-Untersuchungen und stellt eine objektive Therapiekontrolle in Aussicht.

Als Maß für die Grunderregung untersuchten Forscher des Universitätsklinikums Freiburg, wie stark verschiedene Bereiche des Gehirns im Gleichtakt arbeiten. Diese synchrone Aktivität ist bei Epilepsie erhöht. Bisher wurde dafür mit Hilfe der Elektroenzephalographie (EEG) gemessen, wie sich die Hirnströme nach einer direkten Stimulation des Gehirns verändern. Nun gelang es den Forschern, diese Grunderregung in den EEG-Daten auch ohne Stimulation zu zeigen. Im direkten Vergleich mit der bisherigen Methode wiesen sie nach, dass die neue Methode bereits sehr zuverlässig funktioniert.

„Es ist uns erstmals gelungen, die Erregbarkeit des Gehirns ohne vorherige Stimulation zu messen“, sagt der Koautor der Studie, Prof. Dr. Andreas Schulze-Bonhage. „Damit ist eine wichtige Grundlage geschaffen, um auch längerfristige Messungen, etwa zur Sicherung einer guten Anfallskontrolle, zu ermöglichen“, so Schulze-Bonhage.

Die Forscher zeigten außerdem, dass die Erregbarkeit des Gehirns unter anti-epileptischen Medikamenten zurückging. In Zukunft ließe sich damit der Erfolg von Therapien in Echtzeit kontrollieren. Auch für die Anfallsvorhersage könnte die Methode von Bedeutung werden. „Wir haben die Hoffnung, anhand des Erregungsmusters Phasen besonders hoher Anfallswahrscheinlichkeit identifizieren zu können“, sagt Schulze-Bonhage. Die Patienten könnten sich in diesen Phasen besonders vorsichtig verhalten und etwa Autofahrten unterlassen. Zudem würde dies zeitlich gezielte Behandlungen ermöglichen.

Sensoren auf dem Gehirn messen dessen Aktivität. Pathologische Veränderungen führen zu einer Stimulation durch eine implantierte Elektrode und das wiederum zur Normalisierung der Hirnaktivität. © BrainLinks-BrainTools / Universität Freiburg

Sensoren auf dem Gehirn messen dessen Aktivität. Pathologische Veränderungen führen zu einer Stimulation durch eine implantierte Elektrode und das wiederum zur Normalisierung der Hirnaktivität. © BrainLinks-BrainTools / Universität Freiburg

Ohne Schlaf wird das Gehirn besonders leicht erregbar

Auch der Schlaf-Wach-Rhythmus hat nach Erkenntnissen der Forscher Einfluss auf den Erregungszustand des Gehirns. Die Messungen zeigten starke Schwankungen im Tagesverlauf. Zudem wurde bei acht gesunden Probanden während eines 40-stündigen Schlafentzugs die Erregbarkeit gemessen. Je länger die Probanden wach waren, desto höher war auch der gemessene Erregungszustand des Gehirns. „Das passt zu der Beobachtung, dass epileptische Anfälle gehäuft bei Schlafmangel auftreten“, sagt Schulze-Bonhage. „Außerdem gibt es einen wichtigen Hinweis auf eine ganz grundlegende Funktion des Schlafes: nämlich eine Normalisierung der Hirnerregbarkeit.“

Messung der Hirnaktivität

Für seine Studie wertete das Wissenschaftler-Konsortium aus Deutschland, USA und Australien Daten von zwölf Epilepsie-Patienten aus. Alle Patienten waren medikamentös nur mangelhaft behandelbar. In Vorbereitung auf eine deshalb notwendige operative Epilepsie-Therapie wurde die Hirnaktivität mit EEG-Elektroden gemessen. Die Elektroden wurden dafür neurochirurgisch auf oder in die Gehirnoberfläche implantiert. Bei den gesunden Probanden wurden die EEG-Elektroden auf der Kopfhaut platziert.

Weitere Untersuchungen müssen nun prüfen, ob unterschiedliche Formen der Epilepsie im Erregungsmuster voneinander abweichen und wie gut die Vorhersagekraft bei einzelnen Patienten ist. Diese Informationen sind eine Grundvoraussetzung für mögliche Verfahren zur Anfallsvorhersage.

Originalpublikation:

Intrinsic excitability measures track antiepileptic drug action and uncover increasing/decreasing excitability over the wake/sleep cycle
Christian Meisel et al.; PNAS, doi: 10.1073/pnas.1513716112; 2015

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Forschung, Medizin, Neurologie

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