Hirnschrittmacher

Es war mehr als sechs Stunden her, seit Joan Sikkema ihren rasierten Kopf zum ersten Mal auf den Operationstisch gelegt hatte, sechs Stunden, seit ein 14-Millimeter-Loch in ihren Schädel gebohrt und eine dünne Elektrode tief in ihr Gehirn eingeführt wurde. Jetzt, in Decken gewickelt im kalten Operationssaal und hellwach, sah Joan (ausgesprochen joe-ann) zu einem halben Dutzend Ärzten in OP-Kitteln auf, die ihr alle gleichzeitig Befehle zuzurufen schienen.



Streck deine Hände ruhig aus! sagte einer.

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Diese Geschichte war Teil unserer September-Ausgabe 2001





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Berühre deine Nase mit dem Finger!

Puste deine Wangen auf! sagte ein anderer. Augenpaare trafen sich über OP-Masken, und halbes Nicken wurde ausgetauscht.

Dies sollte der Höhepunkt einer chirurgischen Sitzung sein, die gegen 9:00 Uhr morgens begonnen hatte, als Ali R. Rezai, ein im Iran geborener und im Westen ausgebildeter Neurochirurg, das winzige Bullauge in der linken Seite von Joans Schädel öffnete fünf Zentimeter hinter dem Haaransatz. Rezai und ein Team von funktionellen Neurochirurgen, Neurologen und Krankenschwestern der Cleveland Clinic Foundation in Ohio verbrachten die nächsten Stunden damit, einzelne Zellen in Joans Gehirn elektronisch abzuhören und versuchten, den genauen Problempunkt zu lokalisieren, der ein anhaltendes, unkontrollierbares Zittern in ihrer rechten Seite verursachte Hand. Nachdem sie sicher waren, die Stelle gefunden zu haben, hatten die Ärzte die Elektrode selbst tief in ihr Gehirn geführt, in ein kleines Herzogtum von Nervenzellen im Thalamus. Die Hoffnung war, dass ihr Zittern nachlassen und vielleicht ganz verschwinden würde, wenn sie einen elektrischen Strom an die Elektrode schickten, eine Technik, die als Tiefenhirnstimulation bekannt ist.



Kribbelt es in der Gegend? fragte der Neurologe Erwin B. Montgomery Jr., der über Joan stand und den Knopf eines Geräts drehte, das die Spannung, Frequenz und Dauer der elektrischen Stimulation steuert. Er testete die Wirksamkeit der Elektrode und stellte sicher, dass sie sich nicht an einem Ort befand, an dem ein Stromstoß Probleme verursachen könnte. Mehrere Millimeter zu weit nach hinten können ein Kribbeln, auch Parathese genannt, und möglicherweise Sprachprobleme verursachen. Einige Millimeter zu weit nach vorne, und die Elektrode könnte das Ziel verfehlen und überhaupt keine therapeutische Wirkung haben. Jede Frage, die die Ärzte Joan stellten, entlockte Joan eine geographische Antwort über die genaue Position der Elektrode in ihrem Gehirn.

Mensch-Katze-Hybrid

Streck deine Hände aus. Joan streckte ihre Hände gerade aus. Es gab kein Zittern oder Schütteln. Junge, das sieht ziemlich stabil aus, verkündete Montgomery. Okay, mach den Mund auf. Joan öffnete langsam den Mund. Sag, heute ist ein schöner Tag.“

Heute ist ein schöner Tag, sagte Joan ganz langsam.

Liegen funktionelle Neurochirurgen wie Rezai richtig, könnte diese kollaborative Medizinszene, in der Patienten wach im Operationssaal liegen und Ärzten helfen, eine Art neurologischen Herzschrittmacher zu implantieren, schon bald Alltag sein. Ähnlich wie Herzschrittmacher, die chirurgisch in den Brustkorb implantiert werden und durch elektrische Stimulation einen optimalen Herzrhythmus aufrecht erhalten, bestehen Hirnschrittmacher aus einer dauerhaft in das Gehirn implantierten Elektrode, um das neuronale Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Die Elektrode sendet elektrische Impulse von einem Netzteil in der Brust aus.



Vor fast 15 Jahren wurden in Frankreich erstmals Gehirnschrittmacher erfolgreich beim Menschen implantiert, und 1997 genehmigte die US-amerikanische Food and Drug Administration den ersten US-Einsatz von Herzschrittmachern zur Behandlung des essentiellen Tremors und des Parkinson-Tremors – derzeit die einzigen zugelassenen Indikationen. Aber bis vor kurzem wurde das Verfahren relativ selten durchgeführt, und es überrascht nicht, dass es mit großer Vorsicht betrachtet wurde. Historisch gesehen wurde das Feld – angemessen – durch die problematische Erinnerung an Dinge wie die Lobotomie behindert, wo die Wissenschaft nicht vorhanden war und viele der Ergebnisse schrecklich waren, sagt Joseph J. Fins, Leiter der Abteilung für medizinische Ethik bei Weill Medical College der Cornell University.

Aber jetzt, da die Wissenschaft der Gehirnschaltungen besser verstanden wurde und die langfristigen Ergebnisse von Hirnschrittmachern gezeigt haben, dass die Technologie sowohl effektiv als auch sicher ist, könnte sich dies ändern. Die FDA erwägt derzeit mehrere Anwendungen oder wird sie in Kürze erwägen, die die Technologie letztendlich für Zehntausende von Patienten mit behindernden neurologischen Erkrankungen öffnen könnten. Zum Beispiel wurde erwartet, dass die FDA diesen Sommer die Verwendung von Hirnschrittmachern zur Behandlung einer Reihe anderer Parkinson-bedingter Symptome wie Steifheit genehmigt. Die Behörde genehmigte vor kurzem den Einsatz der Geräte in der Prüfphase zur Behandlung bestimmter Formen der Epilepsie und genehmigte Tests von Herzschrittmachern bei der Behandlung von Zwangsstörungen; die ersten drei Patienten mit Zwangsstörungen erhielten Anfang dieses Jahres im Butler Hospital in Providence, RI, Implantate. Innerhalb eines Jahres erwarten die Chirurgen der Cleveland Clinic, die Geräte zur Behandlung schwerer Depressionen zu testen. Und bis Ende dieses Jahres hofft die Gruppe, mit der Tiefenhirn-Elektrostimulation Patienten aufzuwecken, die schwere Hirnschäden erlitten haben und in einem kognitiven Schwebezustand leben, der als minimaler Bewusstseinszustand bekannt ist. In fernerer Zukunft deuten Laboruntersuchungen darauf hin, dass Herzschrittmacher sogar eine Rolle bei der Kontrolle von Verhaltensstörungen wie Fettleibigkeit, Anorexie und Sucht spielen könnten.

Ärzte schätzen, dass mehr als 50 Millionen Amerikaner an Gehirn- und neurologischen Erkrankungen leiden. Bei all diesen Erkrankungen helfen konservative Therapien wie Medikamente, aber im Grunde sind 10 bis 20 Prozent der Patienten gegen diese Therapien resistent, sagt Rezai. Chirurgie ist nicht jedermanns Sache. An dieser Stelle müssen wir es wirklich für Patienten im Endstadium reservieren, für die nichts anderes funktioniert. Aber das entwickelt sich weiter. Ich vergleiche es damit, wo Herzschrittmacher in den 1950er Jahren waren. Damals sagte man jemandem, ich lasse mir einen Herzschrittmacher einsetzen“, und die Leute sagten: Was ist das?“ Heute weiß jeder, was ein Herzschrittmacher ist. Ich denke, dass es in 10 oder 20 Jahren bei Hirnschrittmachern ähnlich sein wird.

Die jüngste Operation von Joan Sikkema in der Cleveland Clinic könnte ein Vorbote dieser kommenden Revolution in der Gehirnchirurgie sein. Aber wie jedes neue medizinische Verfahren war es nicht ohne besorgniserregende Momente. Nach sechs Stunden hörte sich die Langsamkeit von Joans Rede nach etwas anderem als nach Müdigkeit an. Die Worte waren matschig und undeutlich. Jemand fragte Joan, wie sie sich fühle, und sie murmelte eine Antwort, die zwar schwer zu hören, aber nicht fröhlich klang.

Was hat Sie gesagt? fragte jemand. Was hat Sie gesagt? Die Neurochirurgen zielten auf ein Ziel von ungefähr der Größe eines Radiergummis auf einem Bleistift, und offensichtlich waren sie noch nicht da.

Starthilfe

Seit die Römer den Mittelmeertorpedo – eine Art Stachelrochen, der Elektrizität entlädt – bei der Behandlung vermutlich von Gicht und Schmerzen in den unteren Extremitäten einsetzten, nutzten die Menschen elektrischen Strom als therapeutisches Mittel. Elektrokrampf- oder Schocktherapie wird seit Jahrzehnten vor allem zur Behandlung schwerer Depressionen eingesetzt. Auch die elektrische Stimulation des Gehirns ist streng genommen nicht neu. Der erste dokumentierte Versuch fand 1874 statt, als ein Arzt in Ohio eine Nadel in das Gehirn eines Krebspatienten einführte und Strom anlegte. 1948 versuchte J. Lawrence Pool von der Columbia University elektrische Stimulation gegen Depressionen einzusetzen.

Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die elektrische Stimulation des Gehirns größtenteils nicht mehr verwendet – zum Teil aufgrund des Aufstiegs der Neuropharmakologie und zum Teil aufgrund eines sozialen und ethischen Katers aus der ersten, verwegenen Ära der Psychochirurgie. Tatsächlich wurde die jüngste Entwicklung und Praxis der elektiven Neurochirurgie, insbesondere zur Behandlung psychiatrischer Störungen, von der erschreckenden Geschichte der Lobotomie heimgesucht. Das Durchtrennen von Nervenverbindungen im präfrontalen Kortex wurde erstmals 1935 von einem portugiesischen Neurologen, Antnio Egas Moniz, versucht. Das Verfahren wurde hierzulande von Walter J. Freeman in Washington, DC populär gemacht und bis Ende der 1950er Jahre häufig zur Behandlung von Depressionen eingesetzt.

Trotz der schrecklichen Folgen dieser groben Form der Neurochirurgie hatten Lobotomien einen wissenschaftlichen Kern. Freeman glaubte, dass die Operationen die neuronalen Verbindungen zwischen dem frontalen Kortex des Gehirns und dem Thalamus störten, der aus zwei walnussgroßen Strukturen tief im Gehirn besteht, eine in jeder Hemisphäre, die jeweils aus 120 verschiedenen neuronalen Clustern oder Kernen bestehen. Der Thalamus beeinflusst nicht nur Emotionen, sondern auch Dinge wie Bewegung und Empfindung, und es sind Ansammlungen von Nervengewebe in und um den Thalamus, die Neurochirurgen jetzt erneut aufsuchen - nicht mit Messern oder Eispickel, sondern mit Elektroden.

Die Renaissance der Tiefenhirnstimulation begann gegen Ende 1985 in einem Operationssaal in Frankreich glücklicherweise. An der Universität von Grenoble bereitete sich der Neurochirurg Alim-Louis Benabid darauf vor, einen Teil des Thalamus bei einem Patienten zu entfernen oder zu zerstören, dessen Hand unter dem als essentiellen Tremor bekannten Zustand unkontrolliert flatterte. Diese drastische Operation mit Hitze oder Bestrahlung ist typischerweise die letzte therapeutische Option für Patienten mit motorischen Störungen, die alle anderen Behandlungen ausgeschöpft haben. Bevor Sie eine Läsion auf dem Ziel vornehmen, müssen Sie, so Benabid, sicherstellen, dass Sie sich nicht an einem Ort befinden, an dem die Läsion unangemessen wäre und ein dauerhaftes Defizit verursachen würde. Der Weg, um den Standort zu bestimmen, besteht damals und heute darin, einen kurzen Stromstoß durch eine Elektrode zu senden und den Effekt zu beobachten. In diesem Fall verblüffte der Effekt alle im Operationssaal, einschließlich des Patienten.

Was ich sah, erinnert sich Benabid, war, dass seine Hand aufhörte zu flattern. Ich stellte die Stimulation ab und das Zittern kam zurück. Also entschuldigte ich mich bei der Patientin und sagte: Das war schade. War es schmerzhaft?’ Und die Patientin sagte: Nein, nein, es war schön. Kann ich es noch einmal versuchen?’ Also versuchten wir es noch einmal und das Zittern hörte auf. Mein erster Gedanke war, ich war erleichtert, dass es keine Komplikation war. Der begleitende Gedanke war: Das ist interessant!“

Mit dieser faszinierenden zufälligen Beobachtung bewaffnet, manipulierte Benabid Jerry einige vorhandene elektrische Stimulationsgeräte, um experimentell eine tiefe Hirnstimulation zu versuchen. Die erste Gelegenheit bot sich 1987 bei einem Parkinson-Patienten, der bereits eine operative Zerstörung des Thalamus auf einer Gehirnhälfte hinter sich hatte. Der Patient hatte auf der anderen Seite ein Zittern entwickelt, aber eine Zerstörung von Thalamusgewebe auf beiden Seiten des Gehirns ist äußerst unerwünscht, daher bot Benabid an, stattdessen eine Elektrode als letzte Maßnahme zu implantieren. Der Patient stimmte zu und damit begann die moderne Ära der Tiefenhirnstimulation.

Fast 15 Jahre später ist die Technologie viel verfeinert worden. Die Grenoble-Gruppe hat bisher über die größte Patientengruppe berichtet; bei 148 Parkinson-Patienten, die seit 1993 behandelt wurden, betrug die durchschnittliche Verbesserungsrate, gemessen nach einer traditionellen Skala zur Beurteilung der Parkinson-Symptome, 65 Prozent. Und der Nutzen hat nicht nachgelassen.

Wir stehen an der Schwelle zu einer neuen Ära in der Therapie, sagt Montgomery, der zusammen mit Rezai das Center for Functional and Restorative Neuroscience an der Cleveland Clinic leitet. Bisher wurde das Gebiet von der Pharmakologie dominiert. Aber die tiefe Hirnstimulation wird einen enormen Einfluss auf die Neurologie haben. Grundsätzlich ist das Gehirn ein elektrisches Gerät, daher liegt es nahe, dass wir in der Lage sein sollten, das Gehirn elektrisch zu beeinflussen. Und wir können eine Spezifität und Präzision bieten, zu der Medikamente niemals in der Lage sein werden.

Hirnschrittmacher bieten auch gegenüber der traditionellen Neurochirurgie, bei der laut Rezai Teile des tiefen Gehirns irreversibel zerstört werden, erhebliche Vorteile. Das Implantieren von Elektroden ist zwar minimal invasiv, zerstört jedoch keine Gewebestücke. In der heutigen Zeit, sagt Rezai, gibt es keinen Grund für eine destruktive Gehirnoperation. Es ist ein einmaliger Deal und Sie können Nebenwirkungen haben, die dauerhaft sind. Mit der Stimulation können Sie sie ausschalten und sind wieder da, wo Sie angefangen haben, also ist sie vollständig reversibel. Und Sie können es anpassen, das Gerät an die Bedürfnisse des Patienten anpassen.

Elektrische Kartographie

Wir werden deinen Kopf an diesem Bett befestigen, okay? sagte Rezai und positionierte Joan auf dem Operationstisch.

Habe ich eine Wahl? antwortete sie mit einem Lachen.

Die Entscheidung für eine invasive Gehirnchirurgie mag wie eine schlimme Lösung für zitternde Hände und zwanghafte Gedanken erscheinen, aber Patienten mit schweren neurologischen Erkrankungen sind oft eifrig, es auszuprobieren. Am Tag bevor ihre Ärzte ihren Herzschrittmacher implantierten, beschrieb Joan das Trauma des täglichen Lebens mit einer Erkrankung wie dem essentiellen Tremor. In einer rosa Bluse, Khakihose und Sandalen sah die 52-jährige Frau aus Byron Center, MI, aus wie die jugendliche, gutmütige Großmutter, die sie ist. Aber ihre Hände zitterten unkontrolliert. Sie ratterte eine Liste alltäglicher Frustrationen herunter, die erklären hilft, warum Patienten bereit sind, sich von Ärzten Löcher in den Kopf bohren und Elektroden ins Gehirn stechen zu lassen.

Hier sind einige der Dinge, die sie nicht tun konnte: Suppe essen (sie brauchte zwei Hände). Makeup auftragen. Ihre Zähne putzen. Wählen Sie das Telefon (sie hat oft falsche Nummern). Binde ihr die Schuhe zu. Halten Sie ihre Enkel. Früher war ich Krankenschwester, erklärte sie, ihre Stimme an sich schon etwas zittrig, aber ich musste sie wegen des Zitterns aufgeben – du weißt schon, Spritzen geben, Verbände wechseln, in Akten schreiben. Die Leute mögen es, das Diagramm lesen zu können, fügte sie lachend hinzu, und meine Handschrift sei schlimmer als die eines Arztes. In der rechten Hand hielt sie einen imaginären Stift, der wilde elliptische Bögen in die Luft schnitzte, als würde sie ein Thermometer schütteln.

Wie viele Menschen mit einer schweren Bewegungsstörung stellte Joan fest, dass Medikamente nicht wirksam waren und die Symptome mit der Zeit schlimmer wurden. Am Vorabend der Implantation ihres Herzschrittmachers schien sie die Aussicht auf eine Gehirnoperation nicht entnervt zu sein – selbst als Rezai mögliche Komplikationen ansprach, darunter eine Infektionsgefahr und eine ein- bis zweiprozentige Wahrscheinlichkeit von Blutungen im Gehirn. Zum Zahnarzt zu gehen, sagte sie mit einem schmalen Lächeln, sei für mich noch traumatischer.

Das Verfahren ist natürlich etwas komplizierter als eine Wurzelbehandlung. Die Implantation von Elektroden tief im Gehirn kombiniert die neueste Bildgebungs- und Stimulationstechnologie mit paradoxerweise einer langsamen, sorgfältigen, praktischen Kartierung des neuralen Terrains jedes Patienten während der Operation. Diese Art der Kartografie ist unerlässlich, erklärt Rezai, weil die Geografie jedes menschlichen Gehirns anders ist. Die Verlegung dieses kostbaren Landes muss vom OP-Team individuell kartografiert werden, damit beim Manövrieren der eigentlichen Elektrode optimale therapeutische Ergebnisse bei gleichzeitiger Minimierung möglicher Nebenwirkungen erzielt werden.

Wie alle Karten nimmt auch diese mit der Festlegung von Koordinaten Gestalt an. Mit einem Titanrahmen am Kopf unterzog sich Joan einer Computertomographie, bevor sie in den Operationssaal gefahren wurde. Rezai verwendete dann ein Softwareprogramm, um die Ergebnisse dieses Scans, eine Magnetresonanztomographie vom Vortag und einen computerisierten Standard-Gehirnatlas zusammenzuführen, um ein 3D-Bild von Joans Gehirn zu erstellen. In diesem Bild identifizierte Rezai die x-, y- und z-Koordinaten des Ziels für die Elektrode, die er implantieren würde. Nachdem Rezais Team eine Flugbahn ausgewählt hatte, die Blutgefäße, flüssigkeitsgefüllte Strukturen und andere kritische Nervenregionen umging, begann der Prozess, einen Weg zum Krisenherd zu erkunden, indem die vorläufige Sonde etwa sechs Zentimeter in das Gehirn vorgeschoben wurde. Sobald sie sich innerhalb von etwa 15 Millimetern vom Thalamus befanden, benutzten sie ein hydraulisches Gerät, um die Sonde in Mikrometerschritten vorzuschieben, und den Großteil des Tages verbrachten sie damit, eine Strecke zurückzulegen, die kleiner als der Durchmesser eines Centes war.

Dies geschah sowohl durch Klang als auch durch Visualisierung. Die Sonde, die empfindlich genug war, um elektrische Signale von einer einzelnen Zelle aufzunehmen, war mit einem Laptop und einem Verstärker verbunden. Als ein Arzt es tiefer in das Gehirn einführte, füllte sich der Operationssaal mit Ebbe und Flut von Gehirnzellen, die feuerten, redeten und reagieren; die Ärzte standen unterdessen mit gerunzelten Brauen herum und versuchten, in dem verstärkten Rauschen neurale Nuancen zu erkennen. Man kann sich die verschiedenen Thalamuskerne als separate Länder vorstellen, erklärt Rezai. Jedes Land spricht eine andere Sprache, und wir können die Sprache verschiedener Zellen erkennen.

Als sich die Sonde dem Thalamus näherte, hielt das Operationsteam jedes Mal an, wenn es auf das verräterische Ratten einer feuernden Zelle stieß. Wir nähern uns dort einem, sagte Rezai, den Kopf geneigt, als höre er einem fernen Grillen zu. Das Knistern wurde lauter und lauter, es klang wie starker Regen auf einem Blechdach oder ferne Schüsse. Wir sind jetzt im Thalamus, verkündete er.

Hin und wieder spuckte der Verstärker einen deutlich anderen Klang aus – eine Art Pop oder plötzliches Pfftttt. Diesen Reißverschluss hörst du? erklärte Rezai. Das ist ein Verletzungsstrom, das Geräusch eines von der Sonde durchbohrten Neurons (es ist unklar, ob sich die Zellen selbst reparieren, sagt Rezai, aber der Schaden wird als minimal angesehen). Die Chirurgen führten die Sonde dreimal mit leicht unterschiedlichen Bahnen ein, um das Ziel von Hirngewebe in der Größe eines Radiergummis zu lokalisieren.

Fünfeinhalb Stunden nach der Operation, zufrieden, die richtige Stelle im Thalamus gefunden zu haben, waren Rezai und sein Team bereit, die permanente Elektrode einzuführen. Nach dem Einführen bereiteten sich die Chirurgen darauf vor, das Gerät zu testen. Okay, Joan, sagte Rezai, ich möchte, dass Sie uns Ihr maximales Zittern geben. Es fiel ihr jedoch schwer, weil die bloße Platzierung der Elektrode ihr Zittern zu dämpfen schien. Das ist ein gutes Zeichen, sagte Rezai.

Warum Stimulation überhaupt funktionieren sollte, ist eine quälende wissenschaftliche Frage. An der Seite des Spannungsreglers der Elektrode würdigte Erwin Montgomery das grundlegende Mysterium, das diesem gesamten Gebiet der Chirurgie zugrunde liegt. Die 64.000 Dollar teure Frage lautet: Wie zum Teufel hat die Tiefenhirnstimulation ihre Wirkung? Niemand kennt die Antwort.

Aufladen im Voraus

Wie selbst die enthusiastischsten Praktiker zugeben, ist die tiefe Hirnstimulation in ihrem gegenwärtigen Zustand noch relativ grob. Aber die Zukunft von Hirnschrittmachern – größere Raffinesse und Miniaturisierung, breitere Anwendung – entwickelt sich in rasantem Tempo. Dies ist nur die Spitze des Eisbergs, sagt Hans O. Lders, Vorsitzender der Neurologie an der Cleveland Clinic. Patienten mit Epilepsie werden in der Regel mit Antiepileptika behandelt, andernfalls mit einer radikalen elektiven Operation, um den Teil des Gehirns zu entfernen, der bei wiederholten Anfällen hyperaktiv wird. Mehr als zwei Millionen Amerikaner leiden an Epilepsie, und etwa die Hälfte von ihnen hat immer wieder Anfälle, die von derselben Hirnregion ausgehen. Mindestens 20 oder 30 Prozent dieser Patienten können nicht mit Medikamenten kontrolliert werden, sagt Lders. Was tun mit ihnen? Hier kommt die Tiefenhirnstimulation ins Spiel.

Im vergangenen Jahr hat die Cleveland-Gruppe fünf Epilepsiepatienten einen Hirnschrittmacher implantiert: zwei der fünf haben laut Lders eine deutliche Verbesserung gezeigt. Und die Prognose könnte mit neuen Herzschrittmacher-Technologien bald noch besser werden. Die nächste Generation von Stimulationsgeräten werden die sogenannten Closed-Loop-Schrittmacher sein, Elektroden, die sowohl die elektrische Aktivität des Gehirns überwachen als auch bei Bedarf eine Stimulation abgeben, anstatt kontinuierliche elektrische Impulse zu liefern. Laut Ivan Osorio, dem Leiter der Forschung, wurde bereits eine große externe Version dieses Schrittmachers an acht Patienten am University of Kansas Medical Center mit hervorragenden Ergebnissen getestet. Und mehrere Gruppen arbeiten mit Medtronic aus Minneapolis, MN, zusammen, das derzeit das einzige Unternehmen ist, das diese Herzschrittmacher vertreibt, um eine miniaturisierte Version zu entwickeln, die in einen Chip integriert werden könnte. Die Strategie besteht darin, sich die Tatsache zunutze zu machen, dass epileptischen Anfällen oft eine elektrische Ouvertüre oder Aura vorausgeht, die Minuten vor dem Auftreten der eigentlichen Symptome vor dem kommenden Nervensturm warnt. Sie spüren, was im Gehirn vor sich geht, und Sie stimulieren nur, wenn ein epileptischer Anfall auftritt, erklärt Lders.

Auch die Kraftpakete, die in Hirnschrittmachern zum Einsatz kommen, entwickeln sich weiter. Derzeit haben die Packungen etwa die Größe eines Pagers und werden direkt unterhalb der Schlüsselbeinchirurgie implantiert, die einen schmerzhaften Eingriff beinhaltet, um die Stromversorgung des Herzschrittmachers an die Elektrode anzuschließen. Die Bioengineering-Gruppe der Cleveland Clinic arbeitet mit Medtronic zusammen, um die Netzteile auf etwa die Größe eines Viertels zu miniaturisieren, was es Chirurgen möglicherweise ermöglichen könnte, die Geräte hinter dem Ohr eines Patienten zu implantieren.

Der Katalog von Krankheiten, auf die die elektronische Stimulation abzielt, entwickelt sich ebenso schnell wie die Technologie. Eine Zwangsstörung zum Beispiel wird gerade erst ein Kandidat für die Behandlung. 1999 berichtete Bart J. Nuttin, ein Arzt an der Katholischen Universität in Leuven, Belgien, in The Lancet über die Verwendung von Hirnschrittmachern zur Behandlung von vier Patienten mit dieser Störung, die gegen jede andere Therapie resistent waren; drei der vier Patienten profitierten von der neuen Therapie. Eine 39-jährige Frau, die seit mehr als zwei Jahrzehnten unter schweren Symptomen litt, verspürte beispielsweise beim Einschalten des Elektrodenstimulators ein fast augenblickliches Gefühl der Befreiung von Angst und Zwangsgedanken.

Es wird nicht lange dauern, bis auch schwere Depressionen experimentell mit Tiefenhirn-Elektrostimulation behandelt werden können. Studien haben gezeigt, dass die Stimulation des Nucleus subthalamicus einen signifikanten Einfluss auf die Stimmung hat, sagt Montgomery von der Cleveland Clinic, und dies könnte sich in einer Therapie gegen Depressionen niederschlagen.

Zu den gewagtesten Anwendungsmöglichkeiten der Technologie gehört der Einsatz von Elektrostimulation zur Verbesserung des Zustands von Patienten mit schweren Hirnverletzungen. Schätzungsweise 5,3 Millionen Amerikaner leben derzeit aufgrund von Hirnverletzungen mit Behinderungen, und eine beträchtliche Anzahl von ihnen befindet sich in einem minimalen Bewusstseinszustand. Nicholas D. Schiff und Fred Plum vom Weill Medical College in New York entwickeln Diagnosewerkzeuge, um hirnverletzte Patienten zu identifizieren, die noch eine gewisse Fähigkeit zur koordinierten neuronalen Aktivität besitzen; solche Patienten, argumentieren sie, könnten von einer tiefen Hirnstimulation profitieren. Wir sprechen nicht über Menschen im Koma und wir sprechen nicht über Menschen in semi-vegetativen Zuständen, sagt Schiff. Aber bildgebende Verfahren des Gehirns weisen darauf hin, dass einige Patienten Bewusstseinszustände haben, die schwanken. Es geht nur darum: Können Sie Patienten identifizieren, die einige kognitive Zustände haben, die besser sind als andere, und sie mithilfe der Tiefenhirnstimulation in diesen besseren Zustand bringen?“ Im nächsten Jahr oder so können wir diese Therapie möglicherweise pilotieren .

Benabid von der Universität Grenoble hat sogar bei Ratten gezeigt, dass das Essverhalten durch Hirnschrittmacher beeinflusst werden kann. Die hochfrequente Stimulation des Hypothalamus, einer weiteren Struktur des tiefen Gehirns, scheint den Appetit anzuregen und könnte daher als letztes Mittel zur Behandlung schwerer Anorexia nervosa verwendet werden; niederfrequente Stimulation scheint den Appetit zu verringern und könnte zur Behandlung dessen verwendet werden, was er maligne Fettleibigkeit nennt. Aber Benabid hat es nicht eilig, mit Gehirnschrittmachern Verhaltensänderungen vorzunehmen. Da müssen wir sehr vorsichtig sein, sagt er. Sie erwähnen Fettleibigkeit und die Leute sagen: Wow, das ist ein großer Markt hier!“ Ich mag keinen großen Markt.“ Wir denken, wir könnten einigen Patienten eine Lösung für etwas bieten, wenn es nichts anderes gibt. Die Gefahr besteht darin, dass die Verfahren umso verlockender sind, je einfacher die Verfahren werden – weniger invasiv, weniger morbide.

Wiederhergestellte Hoffnung

Gegen Ende ihres sehr langen Tages im Operationssaal lag Joan Sikkema auf dem Tisch, während Erwin Montgomery, der Neurologe, neben ihr stand und die Spannung ihres Stimulators regulierte. Dies war nur eine vorläufige Abstimmung, die ihren Ärzten ein Gefühl dafür gab, wie sie ihren Herzschrittmacher einige Wochen später letztendlich programmieren könnten, wenn die Schwellung durch den Eingriff abgeklungen war und das Gerät eingeschaltet werden konnte. Aber als Montgomery die Spannung erhöhte, wand sich Joan unbehaglich. Als Montgomery fragte: Wie fühlt sich das an? murmelte sie eine kaum hörbare Antwort.

Was hat Sie gesagt? fragten die Ärzte.

Montgomery senkte den Kopf zu Joans: Das war wirklich beschissen, erinnert sie sich, wie sie geflüstert hat.

Als die Spannung zunahm, hatte die Stimulation Taubheit in ihrem Mund und Rachen verursacht, mit offensichtlichen Auswirkungen auf ihre Sprache. Joans Fall erwies sich als schwierig. Ihr Thalamus sei sehr sprachdominant, sagte Rezai später; Die Ärzte mussten darauf achten, die Elektrode so zu platzieren, dass ihr Zittern unter Kontrolle gehalten wurde, aber keine Verwaschungen oder andere Sprachdefizite verursacht wurden.

Einige Wochen nach der Operation kehrte Joan nach Cleveland zurück, um sich anzumachen. Sie bemerkte eine leichte Linderung ihrer Symptome, aber nichts Dramatisches. Tatsächlich hatte sie sogar einige beunruhigende Nebenwirkungen und schaltete das Gerät aus (die Patienten erhalten ein magnetisches Gerät, um den Herzschrittmacher auszuschalten). Doch eine Woche später, nachdem die Ärzte die Einstellungen ihres Herzschrittmachers nachjustiert hatten, konnte sie ihre Begeisterung kaum zügeln. Diesmal konnte ich meinen Namen schreiben und mich ernähren, ohne mir auf die Wange zu schlagen, und aus einer Tasse trinken, ohne sie zu verschütten, sagt sie. Ich mache all die alltäglichen Dinge, die ich früher gemacht habe.

Es wird noch fünf oder sechs Monate dauern, sagen ihre Ärzte in Cleveland, bis ihr Herzschrittmacher optimal eingestellt ist. Montgomery sagt, dass nach ihrer zweiten Einstellung Tests zeigten, dass Joan ihren vorsätzlichen Tremor um 80 bis 90 Prozent verbesserte und ihren Haltungstremor zu 100 Prozent auflöste. Aber es gibt kein quantitatives Instrument, um die Freude in ihrer Stimme zu messen, als sie ihre Gefühle nach dem letzten Tuning erzählte. Ich habe bis heute Morgen nicht geweint, sagt sie, ihre Stimme zittert vor Emotionen, keine neuronale Dysfunktion. Ich glaube, ich habe mich gestählt für den Fall, dass es nicht funktioniert. Aber ich habe viel mehr bekommen, als ich erwartet hatte. Es ist, als ob ich mein Leben zurückbekomme.

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