Andres Lozano: Parkinson, Depression und der mögliche Knopf zum Abdrehen.

Tiefe Hirnstimulation ist sehr präzise geworden. Mit dieser Technik können Chirurgen Elektroden in fast allen Gehirnareale platzieren und sie hinauf- oder herunterschalten – wie den Regler eines Radios oder einen Thermostat – um Fehlfunktionen zu korrigieren. Ein dramatischer Blick auf diese neuen Techniken, bei der eine Parkinson-Patientin sofort aufhört zu zittern oder von Alzheimer lahmgelegte Gehirnareale wieder ins Leben gerufen werden. (Gefilmt in TEDxCaltech.)

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.