Neurofeedback mit implantierten Tiefenhirnstimulationselektroden

Die Tiefenhirnstimulation (THS) ist zu einer symptomatischen Behandlungsoption des Goldstandards für die Parkinson-Krankheit (PD) geworden und wird auch für eine Vielzahl anderer neurologischer Erkrankungen erforscht. Die Implantation von Elektroden in tiefe Gehirnbereiche hat nicht nur die Anwendung elektrischer Stimuli ermöglicht, sondern Forschern und Klinikern auch ein beispielloses Fenster zur Untersuchung abweichender neuronaler Aktivität direkt im Kern pathologischer Gehirnschaltkreise geboten. Lokale Feldpotentiale (LFP) wurden bereits durch externalisierte DBS-Elektrodendrähte vor der Internalisierung und Verbindung mit einem implantierbaren Neurostimulator leicht untersucht. Im Fall von PD wurde nachgewiesen, dass motorische Symptome mit übertriebener Beta-Oszillationsaktivität (13–35 Hz) im LFP korrelieren, das vom Nucleus subthalamicus (STN) aufgezeichnet wird. Erstens wurde die im STN im Ruhezustand bei Patienten, die ihre Medikation abgesetzt hatten, aufgezeichnete Beta-Aktivität patientenübergreifend mit der Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) korreliert. Zweitens korrelierte eine Verringerung der Signalstärke im Beta-Band mit klinischen Verbesserungen der motorischen Symptome. Drittens führen die beiden wichtigsten therapeutischen Strategien, die Gabe von L-Dopa und Hochfrequenz-THS, beide zu einer Unterdrückung der Beta-Synchronizität im STN. Darüber hinaus zeigen Beta-Oszillationen eine schnelle und bewegungsabhängige Modulation im Laufe der Zeit und können als Biomarker und Feedback-Signal zur Steuerung der DBS-Abgabe dienen. Die Forscher implementierten kürzlich elektrisches Neurofeedback des tiefen Gehirns, um ein visuelles Neurofeedback pathologischer STN-Oszillationen in Echtzeit durch externe DBS-Elektroden bereitzustellen, und zeigten, dass Parkinson-Patienten in der Lage waren, die subthalamische Aktivität innerhalb einer einzigen einstündigen Sitzung willentlich zu kontrollieren und zu reduzieren. Darüber hinaus beschleunigten Neurofeedback-erlernte Strategien Bewegungen und konnten kurz- und mittelfristig beibehalten werden. Erst kürzlich wurde ein neu entwickelter Neurostimulator, der Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA), klinisch zugelassen, der nicht nur elektrische Impulse abgeben kann, sondern auch die Messung und Übertragung der Gehirnaktivität ermöglicht. Dieser Neurostimulator ist heute die erste Wahl für Implantationen am Universitätsspital Zürich und wird bei einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen eingesetzt. Ziel der Forscher ist es zu untersuchen, ob Neurofeedback durch ein vollständig implantiertes Tiefenhirnstimulationsgerät möglich ist und zu einer besseren Kontrolle pathologischer Schwingungen sowie Symptomlinderung führen kann. Nachdem gezeigt wurde, dass eine endogene Kontrolle über tiefe Hirnschwingungen möglich ist, werden die Forscher diesen neuartigen therapeutischen Ansatz auch für andere Pathologien als PD testen, die ebenfalls mit DBS behandelt werden. Neurofeedback mit implantierten DBS-Elektroden wird den Vorteil haben, längere und mehrtägige Trainingseinheiten zu ermöglichen, von denen die Forscher vermuten, dass sie einen größeren Einfluss auf die Kontrolle über pathologische Tiefenhirnschwingungen und neurologische Symptome haben, da ein solches vollständig implantiertes Neurofeedback-System dies nicht mehr erfordert Externalisierung von DBS-Drähten und ist als solche nicht mehr auf die ersten zwei Tage nach Elektrodenimplantation beschränkt. Insgesamt werden die Prüfer eine Gesamtstreamingzeit von 7 Stunden pro Patient (7 d Batteriezeit) nicht überschreiten, was die Prüfer im Hinblick auf eine Batterielebensdauer von > 5 Jahren für vertretbar halten. Diese vorgeschlagene Forschung ist von großer Bedeutung, da sie zu unserem Verständnis verschiedener neurologischer Erkrankungen beitragen wird, die in der Gesellschaft weit verbreitet sind (PD ist beispielsweise die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung nach der Alzheimer-Krankheit) und in neuartigen, endogenen Behandlungsstrategien gipfeln könnte. Das Gesamtrisiko für Patienten ist minimal bis nicht vorhanden, da die Stimulationsparameter unbeeinflusst bleiben und die beabsichtigten Änderungen der Gehirnaktivität selbst induziert werden, während die DBS-Stimulation ausgeschaltet ist.