Wie die klassische Methode der Hirnstrommessung bei der Schlaganfalltherapie eine Renaissance erlebt<\/h2>\n\n\n\n
Die klinische Neurophysiologie befindet sich in einer spannenden Phase. Dank neuer wissenschaftlicher und technischer Entwicklungen k\u00f6nnen motorische Netzwerke im Gehirn besser erforscht \u2013 und seit Kurzem auch nichtinvasiv therapiert werden. F\u00fcr ma\u00dfgeschneiderte Therapien bei Schlaganf\u00e4llen kombiniert der Neurologe \u00adChristian Grefkes-Hermann am Universit\u00e4tsklinikum Frankfurt die klassische Hirnstrommessung mit Magnetfeldern, die das Hirn stimulieren.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\nDas Gehirn \u2013 hier eine spezielle mikroskopische Aufnahme eines Mausgehirns \u2013 ist eines der kompliziertesten Organe, das die Natur hervorgebracht hat. Foto: Zeiss Microscopy\/Flickr CC BY-NC-ND 2.0<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Beginnen wir mit der guten Nachricht: In den vergangenen 25 Jahren hat sich die Sterblichkeitsrate nach einem Schlaganfall mit 15 Prozent nahezu halbiert. Der Grund ist eine verbesserte Akutbehandlung in sogenannten Stroke Units der Kliniken. Wenn es im Gehirn durch einen Gef\u00e4\u00dfverschluss oder, seltener, durch eine Hirnblutung zu einer Durch\u00adblutungsst\u00f6rung kommt, l\u00f6st diese \u00bbschlagartig\u00ab L\u00e4hmungen, Sprach- und Sehst\u00f6rungen und andere Beeintr\u00e4chtigungen aus. Wird ein Gef\u00e4\u00dfverschluss nicht wenige Stunden nach dem Anfall behoben, bleiben schwere Funktions\u00adausf\u00e4lle und der Patient kann an den Folgen der Ausf\u00e4lle versterben.<\/p>\n\n\n\n
Nach der Devise \u00bbTime is brain\u00ab sorgen bereits seit vielen Jahren effektive Verfahren daf\u00fcr, dass die Nervenzellen blockierter Gehirn\u00adareale kurzfristig wieder mit Sauerstoff und anderen Substraten versorgt werden. So werden Blutgerinnsel in Gef\u00e4\u00dfen durch Medikamente aufgel\u00f6st oder mit einem Katheter operativ entfernt. Die Folge: Bei knapp einem Drittel aller Schlaganfallpatienten bleibt keine motorische oder sprachliche Einschr\u00e4nkung zur\u00fcck. Als Begleiterscheinung hat sich die Neurologie vom medizinischen Spezialfach zur anerkannten \u00bbNotfallmedizin\u00ab entwickelt.<\/p>\n\n\n\n
Die schlechte Nachricht ist, dass Schlag\u00adanf\u00e4lle in Deutschland immer noch die h\u00e4ufigste Ursache f\u00fcr eine erworbene Behinderung sind. Jedes Jahr erleiden hierzulande rund 270\u2009000 Menschen einen Hirninfarkt \u2013 angesichts der demographischen Entwicklung ist in den kommenden Jahrzehnten zudem mit einer gr\u00f6\u00dferen Zahl von Patientinnen und Patienten zu rechnen. Auch wenn die Akutbehandlung also Leben rettet: Sie kann nicht verhindern, dass \u00fcber die H\u00e4lfte aller Patientinnen und Patienten danach mittel bis schwer beeintr\u00e4chtigt sind. Und schlimmer noch: Schlaganfallpatienten, die die postakute Rehabilitation durchlaufen haben und bei denen L\u00e4hmungen und Koordinationsst\u00f6rungen zur\u00fcckbleiben, bleiben danach oft unversorgt mit weiteren Therapien. \u00bbWir k\u00f6nnen davon ausgehen, dass es derzeit rund eine Million \u00dcberlebende von Schlaganf\u00e4llen gibt\u00ab, beschreibt der Neurophysiologe und Neurologe Prof. Christian Grefkes-Hermann die Lage. Dass die Medizin diese Menschen nach Akut\u00adbehandlung und Reha \u00bbquasi aus den Augen verliert\u00ab, ist f\u00fcr ihn ein Zustand, der sich unbedingt \u00e4ndern muss.<\/p>\n\n\n\n
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Individuelle Therapie<\/h3>\n\n\n\n
Grefkes-Hermann ist Experte in der Erforschung motorischer Netzwerke des Gehirns und der Rehabilitation motorischer St\u00f6rungen nach Hirnsch\u00e4digungen und seit 2023 Direktor der Klinik f\u00fcr Neurologie am Zentrum f\u00fcr Neurologie und Neurochirurgie am Universit\u00e4tsklinikum Frankfurt. Sein Ziel ist, f\u00fcr Patientinnen und Patienten mit Schlaganfall und anderen Erkrankungen wie Morbus Parkinson, Ent\u00adz\u00fcndungen des Gehirns oder des peripheren Nervensystems Therapien anzubieten, die die Funktionserholung verbessern. Genauer noch: Vernetzt mit Kolleginnen und Kollegen angrenzender Disziplinen wie Neurochirurgie, Neuroradiologie, Gef\u00e4\u00dfchirurgie und Kardiologie \u00adsollen Schlaganfallpatienten in Frankfurt indi\u00advidualisiert therapiert werden k\u00f6nnen \u2013 wie dies bei Krebs oder Herzerkrankungen bereits zunehmend der Fall ist.<\/p>\n\n\n\n
Eine grundlegende Voraussetzung daf\u00fcr, den Standort Frankfurt als deutsches Spitzenzentrum der Neurologie auszubauen, wurde erst k\u00fcrzlich geschaffen: Die Neurologie hat ein neues, gr\u00f6\u00dferes Haus auf dem Gel\u00e4nde des Universit\u00e4tsklinikums bekommen, damit ist Platz f\u00fcr eine vergr\u00f6\u00dferte Stroke Unit zur Akutbehandlung von Patienten und die geplante Hirnstimulationsambulanz zur weiteren therapeutischen Behandlung von Schlaganfallpatienten.<\/p>\n\n\n\n
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Dynamisches Netzwerk<\/h3>\n\n\n\n
Auch andere Gr\u00fcnde sprechen daf\u00fcr, dass der Frankfurter Neurologe nichtinvasive neuro\u00adphysiologische Diagnosen und Therapien von Menschen mit Hirnverletzungen in naher Zukunft deutlich weiterentwickeln werden kann: In den vergangenen 15 Jahren haben technische und wissenschaftliche Entwicklungen das medizinische Wissen \u00fcber die \u00bbKartographie\u00ab des Gehirns enorm wachsen lassen. \u00bbAuch wenn wir die Funktionen des Gehirns noch gar nicht vollst\u00e4ndig verstehen\u00ab, wie \u00adGrefkes-Hermann einschr\u00e4nkt \u2013 klar ist, dass das Gehirn des Menschen, das einzigartige und komplexe Ph\u00e4nomene wie Sprache, Ged\u00e4chtnis, Emotionen und Motorik steuert, vor allem als ein dynamisch funktionales hochkomplexes Netzwerk verstanden werden muss: Seine kognitiven Funktionen sind weniger auf einzelne spezialisierte Areale zur\u00fcckzuf\u00fchren, sondern beruhen entscheidend auf der Vernetzung und Interaktionen von Arealen.<\/p>\n\n\n\n
Wie Gehirnareale zusammenwirken, aber auch wie sich Funktionen von Netzwerken im Gehirn selbst regenerieren und neu strukturieren, indem etwa benachbarte oder auch weiter entlegene Regionen Aufgaben gesch\u00e4digter Regionen \u00fcbernehmen \u2013 dazu bringt Grefkes-Hermann fundamentale Kenntnisse aus den beruflichen Stationen mit, die er vor der Goethe-Universit\u00e4t durchlaufen hat. Als Leitender Oberarzt und Professor f\u00fcr Schlaganfall und Neurorehabilitation an der Uniklinik K\u00f6ln und als Leiter einer Arbeitsgruppe zun\u00e4chst am \u00adMax-Planck-Institut f\u00fcr neurologische Forschung K\u00f6ln, dann am Institut f\u00fcr Neurowissenschaften und Medizin des Forschungszentrums J\u00fclich besch\u00e4ftigt er sich seit vielen Jahren mit Netzwerken des Gehirns sowie den Mechanismen der funktionellen Erholung und den Effekten der Hirnstimulation. Dabei hat er auch laufende Forschungsprojekte der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit nach Frankfurt gebracht.<\/p>\n\n\n\n
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Renaissance des EEG<\/h3>\n\n\n\nMit einer au\u00dfen angesetzten Magnetspule k\u00f6nnen die Nervenzellen der Hirnrinde gezielt stimuliert werden (Transkranielle Magnetstimulation). Foto: Monika Schmitz, Universit\u00e4tsklinikum Frankfurt<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
Bei der Diagnose von Schl\u00fcsselmechanismen von Hirnaktivit\u00e4ten hat der Neurophysiologe zusammen mit seinem Team einem nichtinva\u00adsiven Verfahren zur Renaissance verholfen: der Elektroenzephalographie (EEG). Dieses Verfahren der Hirnstrommessung wurde nach seiner Entdeckung vor ziemlich genau 100 Jahren vor allem f\u00fcr die Epilepsiediagnostik eingesetzt, dann aber seit den 1990er und 2000er Jahren verst\u00e4rkt zur Hirnfunktionsanalyse nach einem Schlaganfall genutzt. Das EEG ist dann durch die Einf\u00fchrung von neuen bildgebenden Verfahren mit besserer r\u00e4umlicher Aufl\u00f6sung wie der funktionellen Magnet-Resonanz-Tomographie (fMRT) in den Hintergrund geraten. Die Elektroenzephalographie basiert darauf, dass Nervenzellen elektrische Felder erzeugen, die au\u00dferhalb des Gehirns messbar sind. Diese \u00adMessung geschieht durch Elektroden, welche auf der Kopfoberfl\u00e4che angebracht werden. So entstehen Zeitreihen der einzelnen Elektroden, welche Informationen \u00fcber Gehirnfunktionen in Echtzeit liefern. W\u00e4hrend das etwa durch sensiblere Sensoren technisch weiterentwickelte EEG immer differenziertere Einblicke in zeit\u00adliche Abl\u00e4ufe von Nervenzell-Aktivit\u00e4ten in Millisekunden gibt, fasziniert das bildgebende Verfahren der fMRT durch seine millimeter\u00adgenaue hohe r\u00e4umliche Aufl\u00f6sung.<\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr seine Forschung und Therapie macht sich Grefkes-Hermann nun die Eigenschaften beider Verfahren zunutze: einerseits zeitliche Abl\u00e4ufe von Hirnaktivit\u00e4ten zu dokumentieren, andererseits r\u00e4umliche Bilder von Hirnaktivi\u00adt\u00e4ten zu liefern. Zur Diagnose setzt Grefkes-Hermann vor allem das EEG ein \u2013 auch deshalb, weil es f\u00fcr den breiten klinischen Einsatz \u00bbwesentlich g\u00fcnstiger und leichter handhabbar ist als ein MRT\u00ab. Die Hirnstrommessung gibt dar\u00fcber Aufschluss, wo Nervenzellen und Netzwerkknoten krankhaft ver\u00e4ndert sind. So k\u00f6nnen EEG-Messungen etwa vorhersagen, ob und inwieweit Gehirnareale wieder in der Lage sein werden, Signale weiterzuleiten. Ob sie also regenerierbar oder therapierbar sind.<\/p>\n\n\n\n
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Unterst\u00fctzt durch K\u00fcnstliche Intelligenz<\/h3>\n\n\n\n
In seiner nichtinvasiven Therapie wiederum arbeitet Grefkes-Hermann mit Magnetfeldern, wie man sie von der Magnet-Resonanz-Tomographie kennt und die erstmals 1985 von dem an der Universit\u00e4t Sheffield forschenden eng\u00adlischen Wissenschaftler Anthony Barker vorgestellt wurden. Von au\u00dfen am Sch\u00e4del angesetzt, erzeugt die sogenannte transkranielle Magnetstimulation (TMS) \u00fcber eine Magnetspule etwa 50 Mikrosekunden kurz ein starkes Magnetfeld, das einen schwachen elektrischen Stromfluss in der Hirnrinde anst\u00f6\u00dft; der Energieimpuls l\u00f6st eine Kaskade von Aktionspotenzialen aus, \u00fcber die die Zellmembran einen Reiz an die Nervenzellen weiterleitet. \u00dcber die elektrische Erregung werden die Nervenzellen in der Hirnrinde also gezielt stimuliert und auch eine Kommunikation zwischen den Zellen in verbundenen Hirnregionen wird initiiert.<\/p>\n\n\n\n
Dass EEG und TMS bei diesem therapeutischen Verfahren aufs Engste aufeinander abgestimmt wirken k\u00f6nnen, ist auch K\u00fcnstlicher Intelligenz (KI) zu verdanken. Sie erkennt durch Datenverdichtung erstens aus den Abermillionen Daten der Hirnstrommessung \u00adMuster von Nervenzell-Aktivit\u00e4ten sowie Netzwerkkonfigurationen, also auch Kommunikationswege in miteinander verbundenen Hirnregionen. Zweitens entwickelt KI eine Vorhersage einzelner Wellen der EEG, die eine bestimmte Nervenzellt\u00e4tigkeit darstellen, die genau im richtigen Moment gezielt durch den Einsatz der Magnetfelder verst\u00e4rkt oder herunter\u00adgedimmt werden soll. \u00bbWenn man Nerven\u00adzellen durch Magnetfelder in bestimmten Rhythmen stimuliert\u00ab, erkl\u00e4rt der Frankfurter Neuro\u00adphysiologe, \u00bbkann man sie aktivieren oder d\u00e4mpfen.\u00ab<\/p>\n\n\n\n
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Verschiedene Ursachen<\/h3>\n\n\n\n
In seiner bisherigen Forschung hat Christian Grefkes-Hermann zum Verst\u00e4ndnis dazu bei\u00adgetragen, wie sich das motorische Netzwerk des Gehirns nach einem Schlaganfall ver\u00e4ndert und welche Hirnregionen den Heilungsprozess blockieren. Das Gehirn, erkl\u00e4rt der 47-J\u00e4hrige, beginne n\u00e4mlich schon in den ersten Stunden nach einem Schlaganfall mit Reparaturprozessen. \u00bbDabei kann es aber auch schon mal falsch abbiegen.\u00ab Will hei\u00dfen, bestimmte Hirnareale reagierten bei der Regeneration mitunter derart \u00fcberaktiv, dass sie andere Areale in ihrem \u00adHeilungsprozess st\u00f6rten. In anderen gesch\u00e4digten Hirnarealen wiederum w\u00fcrden die Nerven\u00adzellen nicht mehr aktiv. Allerdings habe die \u00adStimulation durch Magnetfelder auch deutlich gemacht, dass auch nicht angeregte Hirnregionen nach einer Magnetfeldstimulierung aktiv und verloren gegangene Funktionen ausf\u00fchren w\u00fcrden.<\/p>\n\n\n\n
Warum aber reagieren Patienten unterschiedlich auf die Therapie? Gleiche Symptome nach einem Schlaganfall, hat die EEG-TMS-Diagnose und -Therapie gezeigt, haben im Gehirn verschiedene, h\u00f6chst individuelle Ursachen. \u00bbDie Reorganisationspfade im Gehirn k\u00f6nnen sehr verschieden sein. Jede Region ist einzigartig vernetzt und antwortet anders\u00ab, sagt Grefkes-Hermann. \u00bbDas erkl\u00e4rt, warum Therapien nicht bei jedem Patienten gleich effektiv sind, wir die jeweilige Sch\u00e4digung genau kennen und individuell behandeln m\u00fcssen.\u00ab Dabei spiele nicht nur eine Rolle, wann und wo Gehirnareale gesch\u00e4digt worden seien: Auch Alter, Geschlecht und weitere Faktoren beeinflussten die F\u00e4higkeit des Gehirns, sich zu regenerieren.<\/p>\n\n\n\n
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Das Gehirn stimulieren<\/h3>\n\n\n\n
F\u00fcr alle Patienten dagegen gilt: \u00bbPostakut therapieren hei\u00dft: Je schneller nach einem Schlag\u00adanfall behandelt wird, desto besser.\u00ab Verl\u00e4uft eine mehrere Stimulationen umfassende Therapie des motorischen Zentrums erfolgreich, so \u00adk\u00f6nnen zuvor halbseitig motorisch eingeschr\u00e4nkte Patienten die Bewegungen ihres Arms wieder gezielt steuern. \u00dcberraschend sei, sagt Grefkes-Hermann, dass manche Patienten etwa auch von einer besseren Kontrolle der Mundmus\u00adkulatur berichteten. So liefert die Schlaganfalltherapie Erkenntnisse, die wiederum in Grundlagenforschung des menschlichen Gehirns einflie\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n
Die magnetische Hirnstimulation zeigt sich in der therapeutischen Praxis besonders effektiv, wenn sie unmittelbar vor einer Physio- und Ergotherapie durchgef\u00fchrt wird. Auch aus \u00addiesem Grund arbeitet Grefkes-Hermann mit Hochdruck daran, dass die EEG-TMS-Therapie m\u00f6glichst bald auch in Rehabilitationszentren eingesetzt werden kann. \u00bbEs besteht ein sehr gro\u00dfer Bedarf, die noch sehr traditionellen Reha-Verfahren um innovative Hirnstimulation zu erg\u00e4nzen\u00ab, betont er. Eine Voraussetzung daf\u00fcr sei, dass an der Therapie beteiligte Berufsgruppen \u2013 von der Medizinischen Fachkraft \u00fcber die Medizinisch-Technische Assistenz bis zu den \u00c4rztinnen und Therapeuten \u2013 in diesen neuen Therapieverfahren geschult w\u00fcrden. \u00bbBisher ist der Einsatz der nichtinvasiven Therapiemethoden im klinischen Alltag kaum geregelt\u00ab, so Grefkes-Hermann. \u00bbZwar gibt es internationale Empfehlungen, wie man eine Magnetstimulation einsetzen sollte, dies wird aber nicht immer umgesetzt.\u00ab Daher treibt der Frankfurter Neurologe auch die Ausbildung in diesem Bereich voran, beispielsweise durch die Entwicklung eines Curriculums im Rahmen der Fortbildungsakademie der \u00bbDeutschen Gesellschaft f\u00fcr Klinische Neurophysiologie und funktionelle Bildgebung\u00ab. Aber auch die geplante Frankfurter Stimulationsambulanz f\u00fcr Schlaganfallpatienten wird ein solcher Ort der Fortbildung sein. Deren \u00d6ffnung erwarten Christian Grefkes-Hermann, sein Team sowie Kolleginnen und Kollegen anderer Disziplinen am Universit\u00e4tsklinikum mit freudiger Ungeduld. \u00bbDenn wenn ein vorher halbseitig gel\u00e4hmter Patient wieder eigenst\u00e4ndiger \u00adseinen Alltag gestalten kann, dann bedeutet das soziale Teilhabe und Wiedergewinn von Lebensqualit\u00e4t. Und die wiederherzustellen\u00ab, sagt Grefkes-Hermann, \u00bbdarum geht es uns schlie\u00dflich.\u00ab<\/p>\n\n\n\n
Zur Person \/ Christian Grefkes-Hermann<\/strong>, Jahrgang 1977, hat Humanmedizin in D\u00fcsseldorf, Sydney und London studiert, wurde 2005 an der Univer\u00adsit\u00e4t D\u00fcsseldorf promoviert und habilitierte sich 2011 an der Universit\u00e4t zu K\u00f6ln. 2013 wurde er zum Universit\u00e4tsprofessor f\u00fcr Schlaganfall und Neurorehabilitation an der Universit\u00e4t zu K\u00f6ln ernannt, womit die Leitung der Arbeitsgruppe \u00bbRehabilitation kognitiver St\u00f6rungen\u00ab am Forschungszentrum J\u00fclich verbunden war. 2023 folgte er einem Ruf an die Goethe-Universit\u00e4t und leitet seitdem als Direktor die Klinik f\u00fcr Neurologie des Universit\u00e4tsklinikums Frankfurt. Grefkes-Hermann ist Past-Pr\u00e4sident der Deutschen Gesellschaft f\u00fcr Klinische Neuro\u00adphysiologie und Funktionelle Bildgebung (DGKN) und Sprecher des Interdisziplin\u00e4ren Neurovaskul\u00e4ren Netzwerks Rhein-Main. grefkesh@uni-frankfurt.de<\/a><\/p>\n\n\n\nPhoto: Uwe Dettmar<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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