"So it’s like a ping-pong game between one structure and another structure."
György Buzsáki von der New York University in den USA vergleicht, was bei einer so genannten Petit-Mal-Epilepsie im Gehirn geschieht, mit einem Tischtennis-Spiel.
"Die eine Struktur schickt das Signal los, die andere nimmt es auf und schickt es wieder zurück. Diese Signale sind viel stärker als bei normaler, gesunder Hirnaktivität. Wenn wir uns jetzt vorstellen, dass das wie ein Ping-Pong-Spiel funktioniert, das wir gerne unterbrechen wollen, dann könnten wir entweder eine Barriere in die Mitte des Spieltischs stellen, dann wäre das Spiel schnell zu Ende. Oder wir machen die Tischplatte weicher. Das bremst den Ball ab, jedes Mal wenn er aufschlägt. Und genau das haben wir gemacht."
Die Anfälle von Patienten mit Petit-Mal-Epilepsie nennen Ärzte auch Absenzen. Der Patient verharrt oft bewegungslos und verliert für kurze Zeit das Bewusstsein. Die Vorgänge im Gehirn, die dahinter stecken, sind vergleichsweise gut verstanden. Großhirnrinde und Thalamus geraten in einen übererregten Zustand, beide schicken starke Signale hin und her. Für normale Hirnaktivität ist dann kein Platz mehr.
"Die Nervenzellen werden in dieses starke Muster hineingezwungen. Ihre eigentliche Aufgabe, Informationen zu verarbeiten, können sie dann nicht mehr erfüllen. Gleichzeitig schicken sie jede Menge wirre, nutzlose Signale Richtung Körper."
Das Ziel jeder Behandlung ist klar: Das Hirn soll möglichst schnell in seinen Normalzustand zurückkehren. Buzsáki und seine Kollegen machten sich nun das Wissen über die Mechanismen hinter den Anfällen zunutze: Nervenzellen können elektrische Signale nur empfangen, wenn sie gerade erregbar sind. Haben sie eben erst ein Signal empfangen, sind sie für kurze Zeit unempfindlich. Es braucht eine Weile, bis sie wieder empfangsbereit sind. Auf die starken, elektrischen Signale während eines Anfalls aber reagieren Nervenzellen, indem sie sich besonders schnell regenerieren. Erst so kann sich die epileptische Aktivität richtig hochschaukeln. Buzsákis Frage war nun: Was wäre, wenn man diese schnelle Regeneration stören würde, etwa mit elektrischen Signalen von außen? Seine Versuche machte er mit Ratten, die als gutes Modell für die menschliche Krankheit gelten.
"Während des Anfalls kann man diese Aktivitätsmuster sehr gut messen. Jedes Mal, wenn die Nervenzellen in dieser schnellen Regenerationsphase waren, haben wir von außen einen elektrischen Impuls auf die Kopfhaut der Tiere gegeben."
Das funktioniert im Tierversuch gut. Dauert ein Anfall bei den Ratten im Schnitt ohne Behandlung etwa 30 Sekunden, konnten die Forscher die Episode auf etwa zehn Sekunden verkürzen. Ein Erfolg. Buzsáki räumt jedoch ein:
"Ich muss zugeben und betonen, diese Epilepsieform gehört zu den einfacheren Formen und zu denen, die wir am besten verstehen und relativ gut behandeln können. Es gibt sehr gute Medikamente dafür."
Das heißt, sein Versuch bringt erst einmal keine potentielle, alternative Heilmethode für diese Epilepsieform. Aber er zeigt: es zahlt sich aus, wenn man mehr über die Abläufe im Gehirn weiß, die hinter einer bestimmten Krankheit stecken. Je genauer das Wissen, umso besser lässt sich die Behandlung anpassen.
"It’s a very interesting initial approach."
Es sei ein sehr interessanter erster Ansatz, findet auch Jerome Engel, Epilepsieforscher an der Universität von Kalifornien in Los Angeles.
"Man braucht keine Elektroden, um im Gehirn die Aktivität zu messen, und man kann die Stimulation von außen durchführen. Das sind entscheidende Vorteile. Das alles aber gilt nur bei der Ratte. Wie gut man das auf das größere menschliche Gehirn übertragen kann, ist noch nicht gezeigt."
György Buzsáki wird im nächsten Schritt dieselbe Methode an komplexeren Epilepsie-Formen ausprobieren. Auch Parkinson oder schwere Depressionen könne er sich als Anwendungsgebiete vorstellen. Immer vorausgesetzt, dass Wissenschaftler für jede dieser Krankheiten spezifische Muster im Gehirn finden.
György Buzsáki von der New York University in den USA vergleicht, was bei einer so genannten Petit-Mal-Epilepsie im Gehirn geschieht, mit einem Tischtennis-Spiel.
"Die eine Struktur schickt das Signal los, die andere nimmt es auf und schickt es wieder zurück. Diese Signale sind viel stärker als bei normaler, gesunder Hirnaktivität. Wenn wir uns jetzt vorstellen, dass das wie ein Ping-Pong-Spiel funktioniert, das wir gerne unterbrechen wollen, dann könnten wir entweder eine Barriere in die Mitte des Spieltischs stellen, dann wäre das Spiel schnell zu Ende. Oder wir machen die Tischplatte weicher. Das bremst den Ball ab, jedes Mal wenn er aufschlägt. Und genau das haben wir gemacht."
Die Anfälle von Patienten mit Petit-Mal-Epilepsie nennen Ärzte auch Absenzen. Der Patient verharrt oft bewegungslos und verliert für kurze Zeit das Bewusstsein. Die Vorgänge im Gehirn, die dahinter stecken, sind vergleichsweise gut verstanden. Großhirnrinde und Thalamus geraten in einen übererregten Zustand, beide schicken starke Signale hin und her. Für normale Hirnaktivität ist dann kein Platz mehr.
"Die Nervenzellen werden in dieses starke Muster hineingezwungen. Ihre eigentliche Aufgabe, Informationen zu verarbeiten, können sie dann nicht mehr erfüllen. Gleichzeitig schicken sie jede Menge wirre, nutzlose Signale Richtung Körper."
Das Ziel jeder Behandlung ist klar: Das Hirn soll möglichst schnell in seinen Normalzustand zurückkehren. Buzsáki und seine Kollegen machten sich nun das Wissen über die Mechanismen hinter den Anfällen zunutze: Nervenzellen können elektrische Signale nur empfangen, wenn sie gerade erregbar sind. Haben sie eben erst ein Signal empfangen, sind sie für kurze Zeit unempfindlich. Es braucht eine Weile, bis sie wieder empfangsbereit sind. Auf die starken, elektrischen Signale während eines Anfalls aber reagieren Nervenzellen, indem sie sich besonders schnell regenerieren. Erst so kann sich die epileptische Aktivität richtig hochschaukeln. Buzsákis Frage war nun: Was wäre, wenn man diese schnelle Regeneration stören würde, etwa mit elektrischen Signalen von außen? Seine Versuche machte er mit Ratten, die als gutes Modell für die menschliche Krankheit gelten.
"Während des Anfalls kann man diese Aktivitätsmuster sehr gut messen. Jedes Mal, wenn die Nervenzellen in dieser schnellen Regenerationsphase waren, haben wir von außen einen elektrischen Impuls auf die Kopfhaut der Tiere gegeben."
Das funktioniert im Tierversuch gut. Dauert ein Anfall bei den Ratten im Schnitt ohne Behandlung etwa 30 Sekunden, konnten die Forscher die Episode auf etwa zehn Sekunden verkürzen. Ein Erfolg. Buzsáki räumt jedoch ein:
"Ich muss zugeben und betonen, diese Epilepsieform gehört zu den einfacheren Formen und zu denen, die wir am besten verstehen und relativ gut behandeln können. Es gibt sehr gute Medikamente dafür."
Das heißt, sein Versuch bringt erst einmal keine potentielle, alternative Heilmethode für diese Epilepsieform. Aber er zeigt: es zahlt sich aus, wenn man mehr über die Abläufe im Gehirn weiß, die hinter einer bestimmten Krankheit stecken. Je genauer das Wissen, umso besser lässt sich die Behandlung anpassen.
"It’s a very interesting initial approach."
Es sei ein sehr interessanter erster Ansatz, findet auch Jerome Engel, Epilepsieforscher an der Universität von Kalifornien in Los Angeles.
"Man braucht keine Elektroden, um im Gehirn die Aktivität zu messen, und man kann die Stimulation von außen durchführen. Das sind entscheidende Vorteile. Das alles aber gilt nur bei der Ratte. Wie gut man das auf das größere menschliche Gehirn übertragen kann, ist noch nicht gezeigt."
György Buzsáki wird im nächsten Schritt dieselbe Methode an komplexeren Epilepsie-Formen ausprobieren. Auch Parkinson oder schwere Depressionen könne er sich als Anwendungsgebiete vorstellen. Immer vorausgesetzt, dass Wissenschaftler für jede dieser Krankheiten spezifische Muster im Gehirn finden.