Magnetimpulse reaktivieren Hirnnetzwerke zur Depressionstherapie

Technik und Auswirkungen

Die Studie wurde gemeinsam, Assistenzprofessor für Psychiatrie und Penske Family Chair in Neuromodulation am UCLA Health, sowie, Associate Professor für Physiologie an der David Geffen School of Medicine der UCLA, zitiert Wilke, der zudem Psychiater am klinischen und Forschungsdienst für transkranielle Magnetstimulation (TMS) der UCLA ist: „Diese Arbeit verbindet, was wir in der Klinik beobachten, mit dem zellulären Einblick, den man nur mit modernen neurowissenschaftlichen Werkzeugen gewinnen kann.

Zum ersten Mal können wir genau erkennen, welche Hirnzellen durch diese schnelle Behandlung verändert werden und wie diese Wiederherstellung die Rückgewinnung depressionsbedingter Verhaltensweisen unterstützt.

Bei der repetitiven transkraniellen Magnetstimulation (rTMS) werden gepulste elektromagnetische Felder über eine auf dem Schädel platzierte Spule appliziert, um gezielt Hirnaktivität anzuregen.

Technik und Auswirkungen

Obwohl wirksame Standardprotokolle für rTMS in der Regel tägliche Behandlungen über sechs Wochen oder länger erfordern, haben Klinikerinnen und Kliniker in den letzten Jahren die beschleunigte intermittierende Theta-Burst-Stimulation (aiTBS) entwickelt, die die Behandlung auf nur fünf Tage komprimiert und eine schnelle Linderung depressiver Symptome bewirken kann.

Trotz zunehmender klinischer Anwendung blieb die biologische Grundlage dieser schnellen und langanhaltenden Effekte weitgehend unklar.

Um dies zu untersuchen, arbeitete das Team der UCLA mit Wissenschaftlern der National Institutes of Health zusammen, um ein neuartiges Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, das Gehirn von Mäusen auf eine Weise zu stimulieren, die der Behandlung entspricht.

Was die Studie zeigt

Unter Verwendung von Mäusen, die chronischem Stress ausgesetzt wurden, um Depressionen zu simulieren, gelang es den Forschenden, wache Tiere zu stimulieren und gleichzeitig die Gehirnaktivität in Echtzeit zu überwachen.

Die Forscher stellten fest, dass chronischer Stress dazu führt, dass Neuronen in der präfrontalen Cortex dendritische Dornen verlieren – winzige Auswüchse, die die synaptische Kommunikation zwischen Gehirnzellen unterstützen. Dieser Verlust synaptischer Strukturen wurde bei mehreren Neuronentypen beobachtet.

Die Forscher stellten fest, dass ein einziger Tag der aiTBS die verlorenen Verbindungen wiederherstellte und zu einer verstärkten Aktivität während depressionsassoziierten Verhaltensmustern führte – jedoch nur bei einer spezifischen Klasse, den intratelencephalen (IT)-Neuronen.

Technischer Hintergrund

Andere benachbarte Neuronentypen waren weitgehend unbeeinflusst. „Wir gingen zunächst davon aus, dass TMS den präfrontalen Kortex allgemein beeinflussen könnte, doch die Effekte erwiesen sich überraschend präzise", sagte Michael Gongwer, Erstautor der Studie und MD-PhD-Studierender am UCLA Health. „Es war unglaublich aufregend, verloren gegangene synaptische Strukturen wieder auftauchen zu sehen und dann zu beobachten, wie dieselben Neuronen während des Verhaltens ihre Aktivität wiedererlangen." Als die Forscher die Aktivität der IT-Neuronen während der Stimulation selektiv blockierten, verschwanden die antidepressiven Effekte, was belegt, dass diese Neuronen für die verhaltensbezogenen Vorteile der Therapie essenziell sind. „Stress zerstört die strukturelle Gerüstarchitektur, auf die Neuronen zur Kommunikation angewiesen sind", sagte DeNardo.

Durch die Wiederherstellung dieser Strukturen in IT-Neuronen setzt die Stimulation Schaltkreise wieder in Gang, die adaptives Verhalten unterstützen. Die Forscher beobachteten innerhalb von nach der Behandlung schnelle Verbesserungen bei stressbezogenen Verhaltensweisen.

Wichtig ist, dass diese therapeutischen Effekte auf das Verhalten mindestens eine Woche nach nur einem Tag der Stimulation anhielten und änderungen in den IT-Neuronen begleitet wurden. „Besonders auffällig ist, dass es sich hier nicht nur um eine vorübergehende Verschiebung der Aktivität handelt", sagte Wilke. „Die Behandlung stellt die neuronale Struktur so wieder her, dass normale Schaltkreisfunktion und Verhalten sich erholen können." Obwohl Tiermodelle die Komplexität menschlicher Depressionen nicht vollständig abbilden können, liefert die Studie einige der stärksten Beweise bis dato dafür, wie Hirnstimulation auf zellulärer und schaltkreisebene rasch therapeutische Wirkungen erzielen kann.

Neben Depressionen wird die TMS zur

Neben Depressionen wird die TMS zur Behandlung, Zwangsstörungen (OCD), PTBS und Tinnitus eingesetzt, die alle auf Funktionsstörungen spezifischer Hirnschaltkreise zurückgehen.

Diese Forschung eröffnet Möglichkeiten, neuromodulatorische Therapien noch wirksamer zu gestalten. „Jeder Patient ist einzigartig", sagte Wilke. „Indem wir diese Behandlungen an Mäusen untersuchen, können wir systematisch testen, wie unterschiedliche Stimulationsparameter Hirnschaltkreise umgestalten, was uns letztlich dabei helfen könnte, neuromodulatorische Therapien auf einzelne Patienten zuzuschneiden." A: Derzeit ist die TMS in den USA primär für therapieresistente Depressionen zugelassen (wo Medikamente versagt haben).

Doch da wir von 6-Wochen-Protokollen auf diese 5-Tage-Accelerated-Versionen übergehen und die zelluläre „Präzision", die in dieser Studie gezeigt wird, besser verstehen, könnte sie bald eine viel häufigere Option in frühen Behandlungsphasen werden. A: Ja. Die TMS wird bereits für diese Erkrankungen eingesetzt.

Was die Studie zeigt

Da auch PTBS und OCD durch „kaputte" Kommunikationswege in spezifischen Gehirnnetzwerken gekennzeichnet sind, könnte die Fähigkeit der TMS, dendritische Dornen in gezielt behandelten Neuronen wiederherzustellen, der Schlüssel zu langfristiger Linderung bei mehreren psychiatrischen Erkrankungen sein.

A: Die Studie zeigte, dass die strukturellen Veränderungen mindestens eine Woche nach einem einzigen Behandlungstag stabil blieben. Beim Menschen hält der klinische Erfolg oft Monate oder Jahre an, doch manche Patienten benötigen „Wartungs"-Sitzungen, um diese synaptischen Brücken vor zukünftigen Stressfaktoren stabil zu halten.

Autor: Will Houston Quelle: UCLA Kontakt: Will Houston – UCLA Bild: Das Bild ist Neuroscience News zuzuordnen. Originale Forschung: Die Ergebnisse werden in Cell veröffentlicht.