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StartseiteForschung aktuellMit Ultraschall Entscheidungen beeinflussen22.05.2020

TierversucheMit Ultraschall Entscheidungen beeinflussen

In der Medizin wird Ultraschall vor allem eingesetzt, um in den Körper hineinzuschauen. Mit der Technik kann man Prozesse im Körper aber auch direkt beeinflussen. In den USA ist das einem Forschungsteam gelungen.

Von Volkart Wildermuth

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Symbolbild zum Thema Erforschung des Gehirns, der Gefühle, der menschlichen Verhaltensweisen: Wissenschaftlerin strahlt mit einer Taschenlampe auf ein menschliches Gehirn. (imago / Gary Waters)
Mit gezieltem Ultraschall lässt sich das Gehirn beeinflussen. (imago / Gary Waters)
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Ultraschall nicht nur zur Bildgebung zu verwenden, sondern auch als mögliche Therapie, der Ansatz überrascht den Berliner Neurowissenschaftler John-Dylan Haynes nicht wirklich: "Die Idee Ultraschall zur Stimulation des Gehirns zu verwenden, geistert schon eine ganze Weile durch die Hirnforschung. Das liegt daran, dass Ultraschall sehr gut gebündelt werden kann und deswegen kann man die Stimulation sehr genau lokalisieren. Das ist mit anderen Techniken zur Hirnstimulation, die mit elektrischen oder magnetischen Impulsen arbeiten nicht unbedingt möglich."

Außerdem ist Ultraschall praktisch nebenwirkungsfrei. Trotzdem verändern die rasend schnellen Druckschwankungen die Arbeit von Nervenzellen. Warum? - das ist im Detail noch offen. Vielleicht erleichtert oder hemmt allein die mechanische Schwingung in der Zellmembran die Weiterleitung von Nervenimpulsen, spekuliert Jan Kubanek. Der Hirnforscher und Ingenieur von der Universität von Utah im amerikanischen Salt Lake City ist aber mehr an den praktischen Möglichkeiten des Ultraschalls interessiert: "Wir wollten wissen, ob der Effekt stark genug ist, um das Verhalten von Rhesusaffen zu beeinflussen".

Rhesusaffen sollen nach rechts schauen

Im Versuch saßen die Affen vor einem Bildschirm und sollten nach einem Signal auf die eine oder andere Seite gucken. Wohin blieb allein ihnen überlassen. Mit Hilfe des Ultraschalls versuchte sie Jan Kubanek dann aber in die eine oder andere Richtung zu drängen, ihr Verhalten also von außen vielleicht nicht direkt zu steuern aber doch zu manipulieren. Die Blickrichtung wird bei Affen wie bei Menschen von den beiden frontalen Augenfeldern kontrolliert, die sich vorne an der Oberseite des Gehirns befinden. Wenn das linke Augenfeld aktiver ist, richtet sich der Blick nach rechts und umgekehrt. Ohne Ultraschall waren beide Augenfelder ähnlich aktiv und die Affen guckten etwa gleich häufig nach rechts oder links. Wurde der Ultraschall aber auf das linke Augenfeld fokussiert, blickten die Affen eher nach rechts. Statt 50 zu 50 lag das Verhältnis dann bei 80 zu 20.

"Das hat uns überrascht, mit elektrischen oder magnetischen Feldern erzielt man viel kleinere Effekte. Aber die lassen sich eben kaum fokussieren. Wir vermuten dass die sehr gezielte Anregung durch den Ultraschall zu so großen und spezifischen Effekten führt", sagt John Dylan Haynes. Allerdings war der Effekt nur am Beginn eines Experimentes so groß. Schon nach einigen Runden schwächte er sich ab. Das Gehirn gewöhnt sich offenbar schnell an den ungewohnten Reiz von außen.

Eine Methode gegen Parkinson?

Andere Forschergruppen haben aber schon früher zeigen können, dass eine sehr lange Stimulierung mit Ultraschall auch zu länger anhaltenden Effekten führt. Hier sieht John Dylan Haynes Potential auch für die Therapie. "Ein klassisches Beispiel ist die Tiefe Hirnstimulation, die zum Beispiel bei Parkinson Patienten zum Einsatz kommt. Das hilft tatsächlich man kann damit Symptome schon sehr stark lindern. Aber ganz drastisch gesagt muss man dazu ein Loch in den Schädel in das Gehirn bohren. Und es wäre natürlich toll, wenn man hier mit der Ultraschalltechnik eine Möglichkeit hätte, nicht invasiv vorzugehen. Das wirklich ein Riesenvorteil für die Therapie."

Jan Kubanek will in etwa drei Jahren Ultraschall in einer klinischen Studie für die Depression erproben. Mit einem ganzen Helm voller Ultraschallquellen ließen sich die Anregungen praktisch überall im Gehirn fokussieren. "Als Kliniker muss man wissen, welche Hirnregion für den individuellen Patienten entscheidend ist. Ultraschall könnte hier sehr hilfreich sein, denn man kann verschiedene Gebiete nacheinander stimulieren bis man eines findet, das diesem konkreten Patienten hilft."

Nicht zur Gedankensteuerung geeignet

Neben Parkinson und Depressionen könnten sich auch Zwangsstörungen oder Suchterkrankungen für eine mögliche Ultraschalltherapie eignen. Vor einer Verhaltenskontrolle per Ultraschall muss aber niemand Angst haben, meint John-Dylan Haynes. "Man kann mit dieser Technik heute keine Gedanken oder gezielte spezifische Entscheidungen ins Gehirn reinschreiben. Das liegt daran, dass man dafür erst einmal die Sprache des Gehirns verstehen müsste. Und davon sind wir heute noch weit entfernt. Und außerdem ist es nicht klar, ob die Ultraschalltechnik die wir heute haben dafür ausreicht. Trotzdem ist diese Studie eine Riesensprung im Bereich der Hirnstimulation."

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