Ärzte Zeitung, 06.02.2008

HINTERGRUND

Überrascht stellen Ärzte fest: Das Gedächtnis lässt sich per Hirnstimulation verbessern

Von Thomas Müller

Ein kleiner Eingriff und der IQ schnellt in die Höhe - während Forscher und Ingenieure noch über die Machbarkeit und ethischen Auswirkungen von Hirnprothesen diskutieren, entdecken kanadische Ärzte mit der Tiefenhirnstimulation (THS) per Zufall eine Methode, mit der sich die Lernfähigkeit des Gehirns verbessern lässt. Neuro-Enhancement - so heißt das Schlagwort, wenn es um die Aufrüstung geistiger Fähigkeiten geht - ist längst nicht mehr Science-Fiction.

Die Stimulation des N. subthalamicus (lila) bessert die Motorik, die Stimulation des ventralen Hyothalamus stärkt offenbar das Gedächtnis.

Foto: Medtronic

Ärzte um den Neurochirurgen Professor Andres M. Lozano aus Toronto konnten bei einem 50-jährigen Mann mithilfe der THS den IQ von 125 auf 134 erhöhen und das Gedächtnis verbessern. Dies war jedoch nicht der Zweck des Eingriffs: Der extrem adipöse Mann erhielt den Hirnstimulator, um seinen Appetit zu zügeln.

Déjà-vu-Erlebnisse statt Sättigungsgefühl

Lozano und seine Mitarbeiter entschlossen sich zu diesem Schritt, nachdem alle anderen Therapieversuche erfolglos waren. Diäten, Gruppentherapien sowie Medikamente konnten den 190 Kilo wenig anhaben, die dem Mann zu einem BMI von über 55 verhalfen. Eine Magen-Op verweigerte der Patient, weil er glaubte, er würde anschließend genauso exzessiv weiteressen, berichtet Lozano in den "Annals of Neurology" (63, 2008, 119). Als Ultima Ratio testeten die Ärzte schließlich eine THS am ventralen Hypothalamus. Der Hypothalamus steuert bekanntlich die Nahrungsaufnahme. Aus Tierexperimenten ist bekannt, dass eine Stimulation seines ventralen Teils das Hungergefühl hemmt.

Die Chirurgen implantierten die Elektroden bilateral unter Lokalanästhesie und testeten mehrere Bereiche im ventralen Hypothalamus. Dabei fragten sie den Patienten nach seinem Hungergefühl. Der berichtete jedoch plötzlich über ein Déjà-vu-Erlebnis: Er sah eine Szene in einem Park, die sich vor etwa 20 Jahren ereignet haben musste. Dort erkannte er seine Ex-Freundin und weitere Bekannte, die sich miteinander unterhielten. Ihre Kleidung konnte der Mann genau beschreiben, die Unterhaltung konnte er dagegen nicht verstehen. Als die Ärzte die Spannung der Elektroden verstärkten, wurden die Details noch deutlicher. Das Erstaunliche: Sie konnten das Erlebnis reproduzieren, indem sie mit einer bestimmten Spannung an derselben Stelle reizten. Schalteten sie den Strom ab oder reizten sie an einer anderen Stelle, verschwand die Szene.

Der Bereich, der das Déjà-vu auslöste, liegt offenbar nahe des Fornix, eines großen Faserzugs, der den Hippocampus mit dem Corpus mamillare verbindet. Der Fornix sorgt etwa dafür, dass Gedächtnisinhalte vom Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis gelangen. Damit, so die Autoren, lasse sich das Déjà-vu möglicherweise erklären.

Nachdem die Ärzte die Elektroden und den Schrittmacher erfolgreich implantiert hatten, machten sie mit dem Patienten in den folgenden Wochen zahlreiche Tests. Erhöhten sie die Spannung von normalerweise 2,8 Volt auf 3 bis 7 Volt, so konnten sie erneut alte Erinnerungen wachrufen. Interessant war auch das Ergebnis der neuropsychologischen Tests. So stieg der IQ nach drei Wochen Dauerstimulation um neun Punkte, der Patient war etwas aufmerksamer als zuvor und konnte flüssiger sprechen. Vor allem aber schnitt er bei Gedächtnistests signifikant besser ab. Vor der Operation erreichte er beim California Verbal Learning Test nur 40 Punkte. Der Durchschnittswert für Erwachsene liegt bei 50 Punkten. Bei dem Test werden Wörter vorgelesen, die der Patient anschließend wiederholen muss. Nach drei Wochen Stimulation lag der Mann bei 70 Punkten und damit weit über dem Durchschnitt.

Dass die Gedächtnisbesserung tatsächlich durch die Stimulation verursacht wurde, konnten die Ärzte direkt prüfen, indem sie bei einem weiteren Test doppelblind kontrolliert mal den Strom ein und mal ausschalteten. Dabei wurden dem Patienten 80 Wortpaare gezeigt (etwa Flugzeug-Schildkröte, Junge-Auto). Später wurde ihm erneut eine Liste mit Wörtern vorgelegt. Dabei musste er entscheiden, welche der Wortpaare entweder identisch oder neu kombiniert (etwa Schildköte-Junge), ähnlich oder vollkommen neu waren. Mit der Stimulation konnte er deutlich mehr Wortpaare als identisch oder kombiniert erkennen als ohne Stimulation (70 versus 43 Prozent). Beim assoziativen Gedächtnis, also beim Erkennen ähnlicher Wortpaare, gab es dagegen keinen signifikanten Unterschied.

Durch die THS wurde offenbar der Hippocampus aktiviert

Das exakte Abrufen von gelernten Wortpaaren spricht für eine Aktivierung des Hippocampus, so Lozano. Eine solche Aktivierung deutete sich auch bei EEG-Messungen während der Stimulation an. Die Autoren schließen aus den Experimenten, dass man mit der THS nicht nur Motorik und Stimmung, sondern auch Gedächtnisfunktionen bessern kann.

Übrigens: Das eigentliche Ziel, die Gewichtsreduktion, gelang mit der THS nicht. Zwar ließ der Hunger tatsächlich nach, und der Patient verlor zwölf Kilo in fünf Monaten, dann schaltete er jedoch den Stimulator aus, weil er befürchtete, ohne etwas im Magen schlecht zu schlafen. 15 Monate nach der Op lag sein Gewicht wieder bei knapp 200 Kilo.

STICHWORT

Neuro-Enhancement

Was Kranken hilft, die Stimmung zu heben und die geistigen Fähigkeiten zu bessern, weckt auch Begehrlichkeiten bei Gesunden. Die Aufrüstung des Gehirns mit technischen und pharmakologischen Mitteln ohne medizinische Indikation wird als Neuro-Enhancement bezeichnet. Schon jetzt werden Arzneien gegen Narkolepsie und ADHS von Menschen missbraucht, um sich in Stressphasen länger wach und leistungsfähig zu halten. Forscher wollen auch Implantate entwickeln, die geistige Funktionen umfassend verbessern. (mut)

Lesen Sie dazu auch den Kommentar:
Turbo fürs Gehirn bleibt Zukunftsmusik

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