Starthilfe für das Gehirn

13.04.2017
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Gleichstromstimulation gegen Blindheit nach Schlaganfall

Alber R., Moser H., Gall C., Sabel B.

Schlaganfall ist die häufigste Ursache für eine schwere Behinderung im Erwachsenenalter. Jährlich sind in etwa 25.000 Österreicherinnen und Österreicher davon betroffen. Obwohl der Großteil der Patienten nicht mehr im erwerbsfähigen Alter ist, sind doch 5.6% der Erkrankten zwischen 18 und 45 Jahren, und 8.5% zwischen 46 und 55 Jahren alt1. Neben motorischen, sensorischen oder kognitiven Störungen finden sich bei etwa 23% der Patienten auch Gesichtsfeldausfälle – sogenannte Anopsien. Diese Sehbeeinträchtigungen können unterschiedlich schwer ausgeprägt sein, jedoch im schlimmsten Fall die Fahrtauglichkeit und Berufsfähigkeit massiv beeinträchtigen. Neben diesen existenziellen Einschränkungen haben Patienten oft auch deutliche Einbußen in ihrer Lebensqualität, da das Lesen, das Orientieren in Räumen, das Suchen und Finden von Gegenständen und viele weitere alltägliche Aufgaben erschwert sind und die Unfallgefahr deutlich erhöht ist. Somit ist die bestmögliche Wiederherstellung dieser Funktionen nicht nur von hohem gesellschaftlichem sondern auch persönlichem Interesse für die Betroffenen und deren Familien.

In den letzten 30 Jahren wurden speziell für diese Art von Störungen einige Therapien und Trainings entwickelt. Da jedoch die Regenerationsfähigkeit der Sehbahnen und des Sehzentrums im Gehirn bisher als sehr eingeschränkt galt, wurden die meisten Verfahren auf die Kompensation, also den Ausgleich der Defizite hin konzipiert. Einen Ausgleich erreicht man beispielsweise durch gehäufte und gezielte Augenbewegungen (Sakkaden), durch gezielte Suchstrategien (Exploration) oder seltener durch Prismenfolien auf Brillen.

Ende der 1990er wurde durch Prof. Erich Kasten und Prof. Bernhard Sabel am Institut für Medizinische Psychologie der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg ein Verfahren zur Wiederherstellung verlorengegangener Sehleistungen entwickelt. Mit Hilfe der Visuellen Restitutionstherapie (VRT) werden mittels spezieller Software gezielte Lichtreize an einem gewöhnlichen Bildschirm genau im Grenzbereich des blinden und funktionsfähigen Gesichtsfeldes präsentiert, welche die Patienten mittels Tastendruck bestätigen müssen. Durch dieses Training „übt“ das Gehirn wieder, auf Lichtreize zu reagieren und erweitert somit Schritt für Schritt die Sehgrenze. Um signifikante Effekte erzielen zu können, mussten die Patienten bis zu 300 Stunden trainieren, konnten dies jedoch zu Hause machen.

Wie könnte man diesen Therapieaufwand reduzieren und noch stärkere Effekte erzielen? Diese Frage stellten sich der Neuropsychologe Raimund Alber, und Primar Dr. Hermann Moser, Neurologe und medizinischer Leiter des neurologischen Therapiezentrums Gmundnerberg.

Mit Hilfe von Prof. Bernhard Sabel und dessen Arbeitsgruppe erarbeiteten sie ein Konzept für ein Behandlungsprotokoll, welches die Visuelle Restitutionstherapie mit einer immer populärer werdenden Technik, der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS), kombiniert.

 

© Raimund Alber               

Diese Computersimulation zeigt den erwarteten Stromfluss bei transkranieller Gleichstromstimulation des Hinterhaupts und des Sehzentrums im Gehirn.

Aus unzähligen Studien geht hervor, dass mittels nicht-invasiver, über dem Schädel applizierter, schwacher Gleichströme die spontane Aktivität von den unter den Elektroden liegenden Nervenzellen beeinflusst werden kann. Je nach Richtung des Stromflusses werden Neuronen angeregt oder gehemmt. Die Anregung der Nervenzellen selbst führt jedoch nur begrenzt zu einer Veränderung im Gehirn, wichtig ist immer eine dahinterliegende Funktion, welche in den Neuronen bzw. in einem neuronalen Netzwerk verarbeitet wird.

Diese These wird auch von Studien über Gleichstromstimulation bei Lähmungen nach einem Schlaganfall bestärkt, wobei hier die Kombination von tDCS und Physiotherapie untersucht wurde.

Ein weiteres Novum an diesem Experiment ist die Anwendung dieser Behandlung relativ knapp nach dem Schlaganfall. So wurden Patienten in der subakuten Phase, also zwischen vier Wochen und 6 Monaten nach dem Ereignis behandelt – ganz nach dem Motto Time is Brain. Die Idee war, das volle Potenzial der Spontanremission auszuschöpfen und noch zu erhöhen. In einer Pilotstudie3 an 7 Patienten konnte erfreulicherweise festgestellt werden, dass es nach 10 Behandlungen keinerlei unerwünschte Nebenwirkungen der Stromstimulation gab. Bei dem Vergleich der stimulierten Patienten mit einer Gruppe von Patienten welche ein Standardtraining erhielten, zeigte sich die Stimulationsgruppe deutlich im Vorteil. Verglichen wurde die durchschnittliche Lichtsensitivität, also die Empfindlichkeit der Lichtwahrnehmung des zentralen Gesichtsfeldes (60°) gemessen mittels Perimetrie. Die Kontrollgruppe verbesserte die Wahrnehmungsleistung durchschnittlich um 10,81% und die Stimulationsgruppe um 36.93%.

 

© Raimund Alber

Die Gesichtsfelder dieses Patienten stellen Zonen kompletter Blindheit (Absolute Defekte: rot), eingeschränkter Lichtwahrnehmung (Relative Defekte: gelb) und normaler Sehfähigkeit (grün) dar. Der Vergleich der roten Zonen vor (PRE) und nach (POST) der Behandlung zeigt eine klare Verkleinerung des blinden Bereiches. Die Verbesserung passiert graduell. Absolute Defekte (AD) werden zu relativen Defekten (RD), und relative Defekte verbessern sich auf ein normales Niveau. Diese Ergebnisse demonstrieren eine beachtliche Dynamik des geschädigten Gehirns, da bisher angenommen wurde, dass absolut blinde Bereiche keine Veränderungen mehr erwarten lassen.

Obwohl dieses Experiment, das als Vorzeigemodell einer klinisch orientierten Forschung gesehen werden kann, eine deutliche Richtung vorgibt, dürfen die Resultate noch nicht überbewertet werden. In einer aufbauenden Studie musste die Stromstimulation gegen eine Schein-Stimulation bestehen und sowohl der Patient als auch der Behandler selbst wurden nicht informiert, ob Elektrizität durch die Elektroden floss oder nicht. Nur so können Placebo- und Versuchsleitereffekte ausgeschlossen werden. Es wurden aber nicht nur die Wahrnehmungsleistungen sondern auch die hirnphysiologischen Prozesse analysiert. Mittels Elektroenzephalogramm (EEG) können mittlerweile weitreichende Netzwerkprozesse erforscht werden. In einer Studie von Michal Bola aus der Magdeburger Arbeitsgruppe konnte gezeigt werden, dass große Netzwerke bis hin zum Stirnlappen für die visuelle Verarbeitung benötigt werden und bei neurologischen Erkrankungen beeinträchtigt sind. Diese Beeinträchtigungen konnten durch gezielte Stimulation mit Wechselstrom positiv beeinflusst werden4. Ob die Gleichstromstimulation ähnliche Effekte erzielt, wird noch ausgewertet.

In dieser Pilotstudie konnte gezeigt werden, dass die transkranielle Gleichstromstimulation auch schon früh nach dem Schlaganfall sicher und ohne Nebenwirkungen ist. Zudem konnten Effekte gemessen werden, die Hinweise darauf geben, dass die Regeneration des Gehirns nach einem Schlaganfall mittels funktionellem Training und „elektrischer Starthilfe“ deutlich verstärkt werden kann.

Co-Autor Prim. Dr. Hermann Moser – Facharzt für Neurologie und Geriatrie - ist ärztlicher Leiter des Neurologischen Therapiezentrums Gmundnerberg. Diese Studie wurde in Kooperation mit dem Institut für Medizinische Psychologie der Universität Magdeburg am Neurologischen Therapiezentrum Gmundnerberg durchgeführt.

 

Weiterführende Literatur:

1 http://www.aerztezeitung.at/fileadmin/PDF/2012_Verlinkungen/StateSchlaganfall.pdf

2 Kasten, E., Wüst, S., Behrens-Baumann, W., & Sabel, B. A. (1998). Computer-based training for the treatment of partial blindness. Nature medicine, 4(9), 1083-1087.

3 Alber, R., Moser, H., Gall, C., & Sabel, B. A. (2017). Combined tDCS and Vision Restoration Training in Subacute Stroke Rehabilitation: A Pilot Study. PM&R.

4 Bola, M., Gall, C., Moewes, C., Fedorov, A., Hinrichs, H., & Sabel, B. A. (2014). Brain functional connectivity network breakdown and restoration in blindness. Neurology, 83(6), 542-551.

 

Autor

Prim. Dr. Hermann Moser Neurologisches Therapiezentrum Gmundnerberg

Gmundnerberg 82 4813 Altmünster
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