DBS: Neue Wege zur Behandlung von Depressionen

Die Black Box der Neuromodulation: Während die tiefe Hirnstimulation zur Behandlung, Epilepsie und Zwangsstörung (OCD) und bei Patienten mit schwerer, therapieresistenter Depression anhaltende klinische Vorteile gezeigt hat, bleiben ihre langfristigen biologischen Mechanismen bis heute unzureichend verstanden.

Kliniker wussten, dass die elektrischen Impulse wirken, doch wie sie eine langfristige psychiatrische Genesung aufrechterhalten, blieb ein Rätsel. Isolierung des strukturellen Bauplans: Co-Seniorenautoren Dr. Peter Rudebeck und Dr.

Helen Mayberg richteten ihre Untersuchungen auf weiße Substanzbahnen in der Nähe des subkallosalen anterioren cingulären Cortex (SCC) – einer Gehirnregion, die als wirksamer klinischer Zielort zur Depressionstherapie bekannt ist.

Technik und Auswirkungen

Durch die Anwendung eines nicht-menschlichen Primatenmodells gelang es dem Team, die direkten biologischen Effekte der Stimulation zu isolieren, ohne durch zugrundeliegende Krankheitszustände beeinflusst zu werden.

Die Metamorphose der weißen Substanz: Die Studie zeigte, dass SCC-DBS die fraktionale Anisotropie – ein eindeutiger bildgebender Marker für die strukturelle Integrität und Organisation der weißen Substanz – selektiv direkt innerhalb des Cingulum-Bündels, einer wichtigen neuronalen Hauptbahn, die an der menschlichen Stimmungsregulation beteiligt ist, erhöhte.

Zelluläre Upgrades bei der Myelinisierung: Auf mikroskopischer Ebene löste die hochfrequente Stimulation einen dramatischen Anstieg sowohl der Gesamtzahl der myelinisierten Oligodendrozyten (der lebenswichtigen Stützzellen, die für die Weiterleitung neuraler Signale verantwortlich sind) als auch des allgemeinen Myelinisierungsgrades entlang des Pfades aus.

Was die Studie zeigt

Dieser Anstieg an Myelin wirkt als absoluter struktureller Upgrade und beschleunigt, wie effektiv elektrische Signale durch Gehirnnetzwerke wandern.

Demontage des Default Mode Network: Jenseits lokaler struktureller Heilung beobachteten Forscher vom Mount Sinai weitreichende, systemische Veränderungen der funktionellen Konnektivität in großräumigen neuronalen Netzwerken.

Besonders hervorzuheben ist, dass die Behandlung die Kommunikation innerhalb des Default Mode Network veränderte, eines spezifischen, vernetzten Gehirnareals, das stark mit Depression, schwerer Angststörung und toxischem kognitivem Grübeln in Verbindung gebracht wird.

Technik und Auswirkungen

Horizont der nicht-invasiven Plastizität: Die am National Institutes of Health (NIH) BRAIN-Programm teilweise finanzierte Forschungsgruppe am Nash Family Center for Advanced Circuit Therapeutics hat bereits begonnen, diese Forschung in klinische Studien am Menschen zu überführen.

Die Erkenntnis, dass tiefe Hirnstimulation (DBS) strukturelle Plastizität in der weißen Substanz auslöst, ermöglicht es Wissenschaftlern, zukünftige Elektrodenstimulationsverfahren zu optimieren und möglicherweise völlig neue, nicht-invasive Therapien zu entwickeln, die darauf abzielen, weiße Substanzpfade umzugestalten.

Quelle: Mount Sinai Hospital Forscher der Icahn School of Medicine at Mount Sinai haben den ersten direkten Nachweis erbracht, dass tiefe Hirnstimulation (DBS) weiße Substanzpfade im Gehirn umgestalten und die Kommunikation über großräumige neuronale Netzwerke verändern kann.

Technischer Hintergrund

Damit wurde ein bisher unbekannter Mechanismus aufgedeckt, der möglicherweise erklärt, wie die Therapie Patienten bei der Genesung Studie, die am 1.

Juni in Nature Neuroscience veröffentlicht wurde, liefert entscheidende Einblicke in die biologischen Grundlagen der tiefen Hirnstimulation (DBS), einer vielversprechenden Therapie für medikamentenresistente Depressionen und andere neuropsychiatrische Erkrankungen.

Die tiefen Hirnstimulation, Drug Administration zur Behandlung des essenziellen Tremors, der Parkinson-Krankheit, der Epilepsie und der Zwangsstörung zugelassen, ist ein neurochirurgisches Verfahren, bei dem ein Neurostimulator (manchmal auch als „Gehirnpacemaker" bezeichnet) implantiert wird.

Was die Studie zeigt

Dieser sendet hochfrequente elektrische Impulse über eingepflanzte Elektroden tief ins Gehirn zu spezifischen Arealen, die für die Symptome der jeweiligen Erkrankung verantwortlich sind.

Obwohl die DBS bei vielen Patienten mit schwerer Depression, die auf Medikamente, Psychotherapie und Elektrokrampftherapie nicht ansprechen, anhaltende klinische Vorteile gezeigt hat, bleiben die Mechanismen ihrer therapeutischen Wirkung bisher schlecht verstanden. „Was unsere Ergebnisse besonders faszinierend macht, ist, dass sie unser Verständnis der tiefen Hirnstimulation (DBS) verändern", sagte Peter Rudebeck, PhD, Professor für Neurowissenschaften und Psychiatrie an der Icahn School of Medicine at Mount Sinai und Co-Seniorenautor der Studie. „Zum ersten Mal zeigen wir, dass die DBS nicht nur kurzfristig die elektrische Aktivität im Gehirn verändert – sie kann tatsächlich die Struktur der weißen Substanz umgestalten, also Gehirnnetzwerke, die mit Depressionen verbunden sind, neu vernetzen." In der Studie wurden die Teilnehmer mit DBS an weißen Substanzbahnen angesteuert, die dem subkallosalen anterioren Cingularkortex (SCC) angrenzen.

Diese Hirnregion wurde zuvor als wirksames Ziel zur Behandlung. Die weiße Substanz ist ein Gewebetyp, der sich unterhalb der Oberfläche oder des Kortex des Gehirns befindet und hauptsächlich aus Bündeln, also Fortsätzen, die elektrische Signale übertragen.

Technik und Auswirkungen

Unter Verwendung eines nicht-menschlichen Primatenmodells konnten Forscher die direkten biologischen Effekte der Stimulation ohne den störenden Einfluss einer zugrundeliegenden Erkrankung isolieren.

Das Team stellte fest, dass SCC-DBS die fraktionale Anisotropie – ein Marker für die Integrität und Organisation der weißen Substanz – innerhalb des Cingulum-Bündels selektiv erhöhte, eines der wichtigsten weißen Faserverläufe, die an der Stimmungregulation beteiligt sind.

Auf zellulärer Ebene führte die DBS sowohl zu einer Zunahme der Anzahl myelinisierter Oligodendrozyten als auch zu einer verstärkten Myelinisierung innerhalb des Weges.

Was die Studie zeigt

Oligodendrozyten sind die Stützzellen der weißen Substanz im Gehirn, die die Ausbreitung neuronaler Signale fördern; eine Zunahme dieser Zellen deutet darauf hin, dass die Stimulation eine strukturelle Umgestaltung der Gehirnnetzwerke begünstigt.

Zudem beobachteten die Forscher weitreichende Veränderungen der funktionellen Konnektivität im gesamten Gehirn, insbesondere im Zusammenhang mit dem Default-Mode-Netzwerk, einem Netzwerk, das stark mit Depression und Grübeln in Verbindung gebracht wird. „Bisher war nicht klar, wie tiefenhirnstimulation (DBS) die Gehirnstruktur und -funktion beeinflusst", sagte Helen Mayberg, MD, Professorin für Neurologie, Neurochirurgie, Psychiatrie und Neurowissenschaften an der Icahn School of Medicine und Co-Seniorenautorin der Studie. „Diese Arbeit schließt eine wesentliche Lücke in unserem Verständnis und deutet auf einen bisher unterschätzten Mechanismus hin, der zur nachhaltigen langfristigen Genesung beiträgt – etwas, das wir in unserer jahrelangen klinischen DBS-Forschung bei Depressionen beobachten und das derzeitiger Health (NIH) im Rahmen der BRAIN Initiative geförderter Studien im Mittelpunkt steht." Die Ergebnisse könnten wichtige Implikationen für die Verbesserung ganz neuer Behandlungsstrategien haben, die auf die Förderung der Remodellierung der weißen Substanz abzielen. „Nun, wo wir wissen, dass DBS strukturelle Plastizität in der weißen Substanz auslösen kann, können wir darüber nachdenken, wie wir Stimulationsansätze optimieren und potenziell neue Therapien entwickeln, die diese Mechanismen auf nicht-chirurgischem Wege gezielt adressieren", sagte Dr.

Mayberg. Die Studie wirft zudem weitere Fragen auf, ob ähnliche Mechanismen auch zur Genesung bei anderen psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen beitragen können, die mit DBS behandelt werden. Dr.

Technischer Hintergrund

Mayberg und ihr Team am Nash Family Center for Advanced Circuit Therapeutics am Mount Sinai untersuchen nun, ob dieselben Effekte der Weißsubstanz-Umstrukturierung auch bei menschlichen Patienten auftreten, die eine DBS-Therapie bei Depressionen erhalten.

Zukünftige Arbeiten werden darüber hinaus untersuchen, wie DBS Aktivitätsmuster einzelner Neuronen in verschiedenen Gehirnnetzwerken verändert. „Das Verständnis, wie sich Gehirnnetzwerke physikalisch und funktionell auf Stimulationen hin verändern, könnte die Entwicklung neuer Therapien für psychiatrische Erkrankungen beschleunigen", sagte Brian Russ, PhD, Co-Senior-Autor der Studie und Research Scientist am Nathan Kline Institute for Psychiatric Research, einer Einrichtung des New York State Office of Mental Health.

Zentrale Fragen beantwortet: A: Weil die nderung des elektrischen Stroms vorbergehend ist, whrend die Vernderung der weien Substanzstruktur eine dauerhafte architektonische Verbesserung darstellt.

Was die Studie zeigt

Seit Jahren glaubten Wissenschaftler, dass die tiefe Hirnstimulation (DBS) wie ein Aspirin wirkt, indem sie elektrische Strme nur vorbergehend verndert, solange sie aktiv ist.

Der Durchbruch des Mount Sinai beweist erstmals, dass die DBS tatschlich wie ein Team biologischer Auftragnehmer funktioniert, das die beschdigten Verbindungen der weien Substanz, die Depressionen verursachen, physisch wiederherstellt, isoliert und neu verdrahtet.

A: Oligodendrozyten sind die unbekannten Helferszellen der weien Substanz im Gehirn, die Nervenfasern mit einer schtzenden Hlle namens Myelin umhllen, was den elektrischen Signalen ermglicht, reibungslos und schnell zu laufen. Bei schwerer Depression sind diese Kommunikationswege hufig beeintrchtigt.

Was die Studie zeigt

Die Studie zeigte, dass die DBS diese Zellen aktiv vermehrt und die Myelinisierung frdert, wodurch eine strkere, hochisolierte Autobahn entsteht, ber die netzwerkartige Stimmungsregulationszentren unterbrochenlos miteinander kommunizieren knnen. A: Durch die Aufdeckung des genauen zellulären Ziels, das ausgelöst werden muss. Da Dr.

Helen Mayberg und ihr Team nun wissen, dass die Förderung der strukturellen Plastizität in der weißen Substanz der Schlüssel zur langfristigen Genesung ist, müssen sie nicht mehr raten, welchen Mechanismus sie ansprechen sollen.

Wissenschaftler können nun dieses präzise Blaupause nutzen, um Therapien der nächsten Generation zu entwickeln, die nicht-invasiv sind – etwa gezielte magnetische oder elektrische Felder –, um die Remodellierung der weißen Substanz zu stimulieren, ohne dass überhaupt eine Operation erforderlich ist. Redaktionsnotizen: Dieser Artikel wurde News bearbeitet.

Technik und Auswirkungen

Zusätzliche Kontextinformationen wurden ügt. Über diese Neuigkeiten zur Neurotechnologie und Depression. Autor: Elizabeth Dowling. Quelle: Mount Sinai Hospital. Kontakt: Elizabeth Dowling – Mount Sinai Hospital. Bild: Das Bild wird Neuroscience News zugeschrieben.

Originelle Forschung: Open Access. „Deep brain stimulation induces white matter remodeling and functional changes to brain-wide networks", Atsushi, Fujimoto, Catherine, Elorette, Adela, Seltzer, Emma, Andraka, Keondre, Herbert, Gaurav, Verma, William G.

M., Janssen, Lazar, Fleysher, Davide, Folloni, Ki Sueng, Choi, Brian E., Russ, Helen S., Mayberg & Peter H., Rudebeck.

Technischer Hintergrund

Nature Neuroscience DOI:10.1038/s41593-026-02301-4 Tiefe Hirnstimulation induziert eine Remodellierung der weißen Substanz und funktionelle Veränderungen in netzwerkweiten Hirnstrukturen Die tiefe Hirnstimulation (DBS) ist eine aufkommende Therapie für therapieresistente neurologische und psychiatrische Erkrankungen.

Dennoch ist wenig über die anatomischen und funktionellen Mechanismen bekannt, die dieser Therapie zugrunde liegen. Wir richteten die DBS auf die weiße Substanz angrenzend an den subkallosalen anterioren cingulären Cortex (SCS-DBS) bei Makaken aus, um den Ansatz zu modellieren, der bei Menschen zur Behandlung.

Die SCS-DBS führte zu einer selektiven Zunahme der fraktionellen Anisotropie, die mit der Mikrostruktur der weißen Substanz verbunden ist, im Cingulum-Bündel. Auf zellulärer Ebene war dies mit einer Zunahme sowohl myelinisierter Oligodendrozyten als auch dem Grad der Myelinisierung im Bündel des mittleren Cingulum assoziiert.

Was die Studie zeigt

Die SCC-DBS veränderte zudem die funktionelle Konnektivität im gesamten Gehirn und modulierte die Interaktionen zwischen dem SCC und mehreren Hirnnetzwerken, wobei das Default-Mode-Netzwerk, das mit Depression in Verbindung gebracht wird, besonders betroffen war.

Insgesamt deuten unsere Daten darauf hin, dass die Remodellierung der weißen Substanz sowie selektive Veränderungen in mehreren Hirnnetzwerken zur therapeutischen Wirksamkeit der DBS beitragen können.