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News • Stimulation des Gehirns
Ohrstecker beschleunigt Reha bei Schlaganfall
Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich stimulieren Vagusnerv im Gehirn.
Mit einem elektronischen Gerät im Ohr wollen Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) die Rehabilitation von Menschen beschleunigen, die einen Schlaganfall erlitten haben. "Unser Ohrhörer sendet subtile elektrische Impulse aus, die den Vagusnerv im Außenohr aktivieren, so dass ein chirurgischer Eingriff überflüssig ist", so Neurowissenschaftler Paulius Viskaitis, der das Gerät gemeinsam mit seinem Kollegen Dane Donegan entwickelt hat.
Alternative zur Operation
Klinische Studien anderer Wissenschaftler haben gezeigt, dass die Stimulation des Vagusnervs eine entscheidende Rolle bei der Rehabilitation von Hirnregionen spielt, die durch einen Schlaganfall geschädigt wurden. Eine solche Stimulation ermöglicht es Schlaganfallpatienten, ihre Bewegungsfähigkeit schneller und effektiver wiederzuerlangen. Bisher müssen sich die Patienten jedoch einer OP unter Vollnarkose unterziehen, bei der ein Stimulationsgerät unter der Haut implantiert wird. Da es üblich ist, nach einem Schlaganfall ein ganzes Jahr mit OPs zu warten, verlieren die Patienten wertvolle Zeit.
Es ist, als würden wir die Software des Gehirns neu konfigurieren. Die Stimulation des Nervs fördert die Neuroplastizität, hilft bei der Bildung neuer Synapsen und unterstützt das Wiedererlernen körperlicher Bewegungen.
Dane Donegan
Vor einigen Jahren, noch an der University of Colorado, konnte Donegan zeigen, dass das Timing der Stimulation des Vagusnervs entscheidend ist: Die elektrischen Impulse sind besonders effektiv, wenn sie verabreicht werden, während die Patienten die Bewegungen versuchen, die sie seit ihrem Schlaganfall nur schwer ausführen können. Das hilft dem Gehirn, motorische neuronale Schaltkreise neu zu verdrahten, um Fehlfunktionen in Regionen zu kompensieren, die durch den Schlaganfall geschädigt wurden. "Es ist, als würden wir die Software des Gehirns neu konfigurieren. Die Stimulation des Nervs fördert die Neuroplastizität, hilft bei der Bildung neuer Synapsen und unterstützt das Wiedererlernen körperlicher Bewegungen", so Donegan.
Sensor analysiert Bewegungen
Die Information zur Auslösung der Stimulation des Vagusnervs liefern Bewegungssensoren, die an den Körperteilen befestigt sind, deren Beweglichkeit neu trainiert werden muss, beispielsweise am rechten Arm. Diese analysieren die Bewegungen und teilen dem Gerät im Ohr mit, wenn diese besonders gut gelungen ist. Daraufhin stimuliert das Gerät den Vagusnerv, sodass sich das Gehirn den gerade absolvierten Bewegungsablauf merkt und ihn wiederholen kann. Der Fachbegriff für diesen Prozess lautet Reinforcement Learning.
Im Gegensatz zu bisherigen Behandlungsmöglichkeiten können Schlaganfallpatienten die von den beiden ETHZ-Forschern entwickelte Technologie auch ohne professionelle Begleitung nutzen. Darüber hinaus wird der Bewegungssensor es Physiotherapeuten ermöglichen, den Fortschritt ihrer Patienten per Smartphone zu überwachen. Davon versprechen sich die Experten weitere Fortschritte in der Behandlung. Bis Ende dieses Sommers wollen die Forscher ein ETH-Spin-off lancieren und die Tests an gesunden Menschen so schnell wie möglich vorantreiben. Sie planen, dann mit der ersten klinischen Studie fortzufahren.
Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)
24.04.2023
