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Übersetzung: Patricia Guzmán (Calderón Koch) Lektorat: Johanna Pichler
Eine Sache, die ich gleich klarstellen möchte ist,
dass nicht alle Neurochirurgen Cowboystiefel tragen.
Ich wollte bloß, dass Sie das wissen.
Ich bin also in der Tat ein Neurochirurg
und folge einer langen Tradition der Neurochirurgie.
Heute erzähle ich Ihnen von
der Regulierung der Schaltkreise im Gehirn,
wie wir jede Stelle im Gehirn erreichen
und wir Hirnareale hinauf- oder herunterschalten,
um unseren Patienten zu helfen.
Die Neurochirurgie hat eine lange Tradition.
Es gibt sie schon seit ca. 7.000 Jahren.
In Mesoamerika gab es bereits Neurochirurgie,
wo Neurochirurgen ihre Patienten behandelten.
Und sie wussten, dass das Gehirn mit neurologischen
und psychischen Krankheiten zu tun hatte.
Sie wussten nicht genau, was sie da taten.
Übrigens hat sich daran nicht viel geändert. (Lachen)
Aber sie glaubten, dass
jemand neurologische oder psychische Krankheiten bekam,
weil er von einem bösen Geist
besessen war.
Wenn man von einem bösen Geist besessen war,
der neurologische oder psychische Probleme verursachte,
war die richtige Behandlung natürlich
das Bohren eines Lochs in den Schädel, um ihn wieder freizulassen.
So dachte man damals,
und diese Leute bohrten diese Löcher.
Manchmal waren die Patienten etwas unwillig
sich dem zu unterziehen, das zeigen
die nur partiell ausgeführten Löcher, und ich glaube
dann wurde ein Loch gebohrt, sie verschwanden blitzschnell,
und es gab nur ein partielles Loch,
und wir wissen, dass sie diese Prozeduren überlebten.
Aber das war damals üblich.
Es gibt Orte, wo 1%
aller Schädel diese Löcher aufweisen.
Daran erkennt man, dass neurologische und psychische Krankheiten sehr verbreitet sind.
Das war auch vor 7.000 Jahren so.
Aber im Laufe der Jahre
haben wir herausgefunden,
dass unterschiedliche Gehirnareale unterschiedliche Dinge tun.
So gibt es Gehirnareale, die für
Bewegung zuständig sind, oder für das Sehen,
das Gedächtnis oder für den Appetit usw.
Wenn alles richtig läuft, dann funktioniert
das Nervensystem auch gut, und alles funktioniert.
Aber manchmal läuft nicht alles so glatt,
und dann kommt es in diesen Schaltkreisen zu Störungen,
und einige defekte Neuronen liefern falsche Signale und
verursachen Probleme. Manchmal sind sie weniger aktiv
und arbeiten nicht ganz so, wie sie sollten.
Die Auswirkungen
hängen von der Position der Neuronen im Gehirn ab.
Wenn sie sich im Bewegungsschaltkreis befinden,
gibt es Störungen im Bewegungsapparat,
und man bekommt Krankheiten wie Parkinson.
Liegt die Fehlfunktion in einem Schaltkreis, der die Stimmung reguliert,
erkrankt man z.B. an Depression.
Im Schaltkreis für das Gedächtnis oder für kognitive Fähigkeiten
entstehen dann Krankheiten wie Alzheimer.
Wir können präzise feststellen,
wo genau sich die Störung im Gehirn befindet,
und wir können in diese Schaltkreise eingreifen,
und sie entweder hinauf- oder herunterschalten.
Das ähnelt der Suche
nach der richtigen Frequenz im Radio.
Wenn der richtige Sender ausgewählt ist – sei es Jazz oder Oper,
in unserem Fall Bewegung oder Stimmung –
können wir die Frequenz einstellen
und mit einem zweiten Knopf die Lautstärke regulieren
und sie hinauf- oder herunterdrehen.
Ich möchte Ihnen also erzählen,
wie wir die Schaltkreise des Gehirns nutzen, um Elektroden zu implantieren
und Gehirnareale hinauf- bzw. herunterschalten,
um unseren Patienten vielleicht zu helfen.
Dabei wenden wir das Verfahren
der "Tiefen Hirnstimulation" an.
Wir platzieren also diese Elektroden überall im Gehirn.
Wieder bohren wir Löcher in der Größe eines 10-Cent-Stücks in den Schädel
und legen eine Elektrode hinein. Diese befindet sich dann
vollständig unter der Haut,
verbunden mit einem Schrittmacher in der Brust.
Mit einer Fernbedienung ähnlich der für einen Fernseher
können wir regulieren, wie viel Strom wir in
diese Gehirnareale abgeben wollen.
Wir können sie hoch- oder herunterschalten, an- oder ausmachen.
Ungefähr 100.00 Patienten auf dieser Welt
haben Tiefe Hirnstimulation erhalten.
Ich zeigen Ihnen einige Beispiele,
wie diese Tiefe Hirnstimulation Bewegungsstörungen,
Stimmungsschwankungen oder Kognitionsstörungen behandelt.
Im Gehirn sieht das ungefähr so aus.
Sie sehen, wie die Elektrode durch den Schädel ins Gehirn geht
und dort bleibt. Wir können sie tatsächlich überall im Gehirn einpflanzen.
Ich sage meinen Freunden, dass kein Neuron
vor einem Neurochirurgen sicher ist, denn wir können heute tatsächlich
ziemlich sicher in jeden Gehirnwinkel gelangen.
Mein erstes Beispiel
ist eine Parkinson-Patientin.
Diese Frau hat Parkinson,
und sie hat Elektroden in ihrem Gehirn.
Ich zeige Ihnen, wie es ihr geht,
wenn die Elektroden aus sind und sie ihre Parkinsonsymptome aufweist,
und dann werden wir sie einschalten.
Das sieht ungefähr so aus.
Die Elektroden sind im Moment ausgeschaltet, und sie zittert am ganzen Körper
(Video) Mann: Ok. Frau: Ich kann nicht. Mann: Können Sie meinen Finger berühren?
(Video) Mann: Das ist besser. Frau: Diese Seite ist besser.
Jetzt schalten wir sie ein.
Es ist an. Gerade angeschaltet.
Und so klappt das, nämlich sofort.
Und der Unterschied zwischen Zittern und Nicht-Zittern –
(Applaus)
der Unterschied zwischen Zittern und Nicht-Zittern liegt am
Fehlverhalten von 25.000 Neuronen im Nukleus ihres Subthalamus.
Wir können diese Unruhestifter finden
und ihnen sagen: "Leute, es reicht".
Hört damit auf."
Dazu benutzen wir Strom.
Mithilfe von Strom sagen wir ihnen, wie sie feuern sollen,
und ihr Fehlverhalten blockieren wir mit Strom.
In diesem Fall blockieren wir also die Aktivität abnormer Neuronen.
Wir setzen diese Technik auch bei anderen Problemen ein.
Ich werde Ihnen über ein faszinierendes Problem berichten,
einem Fall von Dystonie.
Dystonie ist eine Krankheit, die Kinder befällt.
Es ist eine genetische Erkrankung, die sich in Verdrehungen äußert.
Diese Kinder verdrehen sich immer mehr,
bis sie nicht mehr atmen können, offene Wunden und
eine Harnwegsinfektion bekommen und sterben.
1997 sollte ich mir diesen Jungen ansehen,
vollkommen normal. Er hat genetisch bedingte Dystonie.
Diese Familie hat acht Kinder.
Fünf haben Dystonie.
Da ist er.
Dieser Junge ist neun, bis zu seinem 6. Lebensjahr war er völlig normal.
Aber dann verdrehte sich sein Körper, zuerst war es sein rechter Fuß
dann sein linker, dann sein rechter Arm, dann sein linker,
dann der Rumpf. Als er zu uns kam,
hatte er diese Krankheit schon 2-3 Jahre,
er konnte nicht mehr laufen und auch nicht mehr stehen.
Er war verkrüppelt. Der natürliche Verlauf
dieser Krankheit ist eine fortschreitende Verdrehung,
eine fortschreitende Behinderung. Viele dieser Kinder überleben nicht.
Er ist einer von fünf Kindern.
Er konnte sich nur kriechend fortbewegen, wie hier.
Kein Medikament schlug an.
Wir wussten nicht, was wir machen sollten,
welche Operation angebracht wäre,
wo im Gehirn ansetzen,
aber aufgrund unserer Ergebnisse bei Parkinson
kamen wir auf die Idee,
dasselbe Gehirnareal zu unterdrücken
wie bei Parkinson, und zu beobachten, was geschieht.
Da war er also. Wir operierten ihn.
Wir hofften, es würde ihm dann besser gehen. Wir wussten es nicht.
Sehen Sie sich ihn jetzt an, er ist zurück in Israel, wo er lebt.
3 Monate nach der OP, sehen Sie sich das an.
(Applaus)
Aufgrund dieses Ergebnisses ist das heute
ein Eingriff, der weltweit vorgenommen wird,
und es wurde Hunderten von Kindern
mit diesen chirurgischen Eingriffen geholfen.
Dieser Junge ist jetzt auf der Uni
und führt ein ziemlich normales Leben.
Dies war einer der befriedigendsten Fälle,
den ich in meiner ganzen Karriere hatte,
bei einem solchen Kind Bewegung und Gang wiederherzustellen.
(Applaus)
Plötzlich merkten wir, dass wir diese Technologie
nicht nur für die Schaltkreise der Bewegung,
sondern auch für andere Schaltkreise verwenden könnten.
Unser nächstes Projekt
waren die Schaltkreise, die unsere Stimmung kontrollieren.
Wir konzentrierten uns dabei auf die Depression,
da sie so weit verbreitet ist
und es so viele Behandlungen dafür gibt:
Medikamente, Psychotherapie
und sogar Elektroschock-Therapie.
Aber es gibt Millionen Menschen,
und es gibt immer noch 10 oder 20% Patienten mit Depressionen,
die darauf nicht ansprechen, und diesen Patienten wollen wir helfen.
Sehen wir uns einmal an, ob wir mit dieser Technik
Patienten mit Depressionen helfen können.
Zuallererst wollten wir wissen, was
an einem Gehirn mit Depression
anders ist als bei einem normalen Gehirn.
Mit PET-Scans maßen wir den Blutstrom im Gehirn.
Wir beobachteten, dass bei Patienten mit Depression
verglichen mit normalen Patienten
gewisse Areale abgeschaltet waren.
Das sind diese Areale in blau.
Die haben also wirklich den "Blues".
Die blauen Areale sind bei Motivation,
Antrieb oder bei Entscheidungen beteiligt.
Wenn man so schwer depressiv ist wie diese Patienten,
sind diese Areale beeinträchtigt. Man hat keine Motivation mehr, keinen Antrieb.
Wir fanden auch etwas anderes,
ein hyperaktives Areal, das Areal 25,
hier in rot abgebildet.
Das Areal 25 ist das Traurigkeitszentrum unseres Gehirns.
Wenn ich Sie traurig mache, indem ich Sie zum Beispiel
an einen Elternteil kurz vor seinem Tod erinnere,
oder an einen Freund kurz vor seinem Tod,
leuchtet dieses Areal im Gehirn auf.
Es ist das Zentrum für Traurigkeit in unserem Gehirn.
Und Patienten mit Depressionen weisen dort eine Hyperaktivität auf.
Das Gehirnareal der Traurigkeit ist rot vor Glut.
Der Thermostat ist auf 100 Grad eingestellt.
Die anderen Gehirnareale, die des Antriebs und der Motivation, sind ausgeschaltet.
Wir wollten nun wissen, ob wir Elektroden in dieses Traurigkeitsareal platzieren
und den Thermostat herunterschalten können,
seine Aktivität verringern können,
und was die Konsequenzen daraus sind.
Wir pflanzten also depressiven Patienten Elektroden ein.
Dies machte ich zusammen mit meiner Kollegin Helen Mayberg aus Emory.
Wir implantierten Elektroden in das Areal 25,
und im Scan oben sehen Sie es vor der Operation:
Das Areal 25, das Areal der Traurigkeit, ist glühend rot,
die ausgeschaltenen Frontallappen sind blau.
Nach einer konstanten dreimonatigen Stimulation
von 24 Stunden täglich, oder einer sechsmonatigen kontinuierlichen Stimulation,
hatten wir eine komplette Umkehr dieser Lage.
Wir sind in der Lage, das Areal 25
auf ein normaleres Niveau zu senken,
und die Frontallappen
unseres Gehirns zu reaktivieren.
Und wir können in der Tat bei Patienten mit schwerer Depression
auffallende Ergebnisse beobachten.
Wir befinden uns gerade in klinischen Versuchen der Phase III,
und dies wird vielleicht ein neues Verfahren werden,
wenn wir es für sicher und effektiv erachten,
um Patienten mit schwerer Depression zu behandeln.
Ich habe Ihnen gezeigt, dass wir Tiefe Hirnstimulation
für den Bewegungsapparat bei Krankheiten wie
Parkinson und Dystonie einsetzen können.
Ich habe Ihnen gezeigt, dass wir es in den Schaltkreisen der Stimmung
bei Fällen von Depression anwenden können.
Können wir Tiefe Hirnstimulation dazu benutzen, uns klüger zu machen?
(Lachen)
Ist irgendjemand daran interessiert?
(Applaus)
Natürlich können wir das, richtig?
Wir haben also beschlossen,
die Schaltkreise des Gedächtnisses im Gehirn
"turboaufzuladen".
Wir implantieren Elektroden in die Schaltkreise,
die Ihr Gedächtnis und kognitive Funktionen regulieren
und beobachten, ob deren Aktivität gesteigert werden kann.
Wir werden dies nicht an normalen Patienten durchführen.
Wir werden dies an Patienten mit kognitiven Störungen durchführen.
Wir haben beschlossen, damit Alzheimer-Patienten zu behandeln,
die kognitive Störungen und Gedächtnisdefizite aufweisen.
Wie Sie wissen, ist dies das Hauptsymptom
im Frühstadium der Alzheimer-Erkrankung.
Wir haben also Elektroden in diese Schaltkreise gelegt,
in ein Gehirnareal namens Fornix.
Das ist die Autobahn in und aus dem Gedächtnis-Schaltkreis.
Vielleicht können wir den Gedächtnis-Schaltkreis aktivieren
und feststellen, ob dies den Patienten
mit Alzheimer hilft.
Wir wissen, dass Alzheimer
mit einem großen Defizit an Glukose-Stoffwechsel im Gehirn einhergeht.
Das Gehirn ist sehr gefräßig, wenn es um den Glukoseverbrauch geht.
Es benutzt 20% all unserer –
auch wenn es nur 2% des Gewichtes ausmacht,
verbraucht es 10 mal mehr Glukose, als es das aufgrund seines Gewichts sollte.
20% der Glukose in unserem Körper wird vom Gehirn verbraucht.
Beim Übergang zu einer
leichten kognitiven Beeinträchtigung –
die ein Alzheimervorbote ist – und weiter zu Alzheimer selbst,
erkennt man Gehirnareale, die keine Glukose mehr verbrauchen.
Sie sind aus. Sie haben sich abgeschaltet.
Wir sehen auch, dass diese roten Areale
um die Außenseite des Gehirns herum
progressiv immer blauer werden,
bis sie sich komplett abschalten.
Dies kommt einem Stromausfall in einem Gehirnareal
gleich, einem lokalen Stromausfall.
Die Lichter sind also bei Patienten mit Alzheimer
in bestimmten Gehirnarealen aus.
Die Frage ist: "Sind sie das endgültig,
oder können wir sie wieder anmachen?"
"Können wir diese Gehirnregionen wieder dazu bringen Glukose zu verbrauchen?"
Wir implantierten also bei Alzheimerpatienten
Elektroden in den Fornix und schalteten sie ein,
und beobachteten, was mit dem Glukoseverbrauch im Gehirn passierte.
Und in der Tat, oben können Sie die blauen Felder
vor dem Eingriff sehen, die weniger Glukose als normal verbrauchen,
besonders hier in den Scheitel-und Schläfenlappen.
Diese Felder des Gehirns sind abgeschaltet.
Die Lichter sind bei diesen Gehirnfeldern aus.
Dann legten wir die DBS-Elektroden ein und warteten einen Monat lang
bzw. ein Jahr. Die roten Felder
sind die Felder, wo wir den Glukoseverbrauch steigerten.
Und in der Tat erreichten wir, dass diese Gehirnfelder,
die keine Glukose mehr verbrauchten, wieder Glukose verbrauchten.
Die Botschaft hier ist also, dass bei Alzheimer
die Lichter aus sind, aber noch jemand daheim ist
und wir in der Lage sind, den Strom
in diesen Gehirnarealen wieder einzuschalten und wir uns
davon erwarten, dass ihre Funktionen wiederhergestellt werden.
Im Moment sind es noch klinische Versuche.
Wir werden 50 Patienten operieren,
die frühe Alzheimersymptome aufweisen,
um festzustellen, ob das sicher und effektiv ist,
ob wir ihre neurologischen Funktionen verbessern können.
(Applaus)
Meine Botschaft an Sie heute ist,
dass wir im Gehirn tatsächlich einige Schaltkreise haben,
die in vielen Krankheitsstadien nicht richtig funktionieren,
egal, ob es Parkinson,
Depression, Schizophrenie oder Alzheimer ist.
Wir sind dabei zu begreifen, was diese Schaltkreise sind
und welche Gehirnareale für die klinischen Anzeichen
und Symptome jener Krankheiten verantwortlich sind.
Wir können nun zu diesen Schaltkreisen vordringen.
Wir können Elektroden in diese Schaltkreise implantieren.
Wir können deren Aktivität regulieren.
Wir können sie herunterschalten, wenn sie überreagieren,
wenn sie im gesamten Gehirn Probleme bereiten,
oder hochschalten, wenn sie zu wenig machen.
Wir denken, wir können so
der gesamten Gehirnfunktion helfen.
In Folge könnten wir natürlich in der Lage sein,
Krankheitssymptome zu verändern.
Ich habe Ihnen noch gar nicht erzählt, dass es Hinweise dafür gibt,
dass wir eventuell auch durch Strom beschädigte Gehirnfelder reparieren könnten.
Die Zukunft wird es weisen,
ob wir nicht nur die Gehirnaktivität verändern, sondern auch
einige Selbstheilungsfunktionen des Gehirns
aktivieren können.
Ich glaube, wir werden bald eine große Expansion
in den Anwendungen dieser Technik erleben.
Wir werden erleben, wie Elektroden viele Probleme im Gehirn lösen werden.
Das Aufregendste dabei ist aber, dass
es multidisziplinäres Arbeiten erfordert.
Ingenieure werden beteiligt sein, bildgebende Verfahren,
Grundlagenforscher, Neurologen,
Psychiater, Neurochirurgen, und sicherlich wird die Schnittstelle
dieser verschieden Disziplinen sehr aufregend sein.
Und ich glaube, wir werden erleben,
wie mehr dieser bösen Geister mit der Zeit
aus dem Gehirn verjagt werden können.
Natürlich wird die Konsequenz daraus sein,
dass wir viel mehr Patienten helfen können werden.
Vielen Dank.