Wissenschaftler haben möglicherweise das Gehirnnetzwerk hinter Parkinson entdeckt
Ein neu identifiziertes Gehirnnetzwerk könnte die Parkinson-Krankheit erklären und den Weg für wirksamere Behandlungsmethoden ebnen.
Das Gehirnnetzwerk, das das Denken mit der Bewegung verbindet und als SCAN bezeichnet wird, wurde erstmals 2023 von Forschern der WashU Medicine beschrieben und in einer neuen Studie als neurologische Grundlage der Parkinson-Krankheit identifiziert. Eine experimentelle Therapie, die auf dieses Netzwerk abzielte, führte bei einer kleinen Gruppe von Parkinson-Patienten zu einer mehr als doppelt so starken Verbesserung der Symptome. Diese Krankheit ist durch eine Hyperkonnektivität (linke Seite der Abbildung) zwischen SCAN und dem Subkortex des Gehirns gekennzeichnet. Quelle: Sara Moser/WashU Medicine
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des chinesischen Changping-Labors hat in Zusammenarbeit mit der Washington University School of Medicine in St. Louis und anderen Partnern eine bestimmte Hirnregion identifiziert, die mit den zentralen Merkmalen der Parkinson-Krankheit in Verbindung steht. Die Forscher fanden heraus, dass ein Hirnnetzwerk namens somato-kognitives Aktionsnetzwerk (SCAN) eine entscheidende Rolle bei dieser Erkrankung spielt. Als dieses Netzwerk mit einer nicht-invasiven experimentellen Technik namens transkranielle Magnetstimulation (TMS) behandelt wurde, verbesserten sich die Symptome der Patienten um mehr als das Doppelte im Vergleich zu einer Stimulation benachbarter Hirnareale.
Die Ergebnisse, die am 4. Februar in Nature veröffentlicht wurden, stellen langjährige Ansichten über die Parkinson-Krankheit in Frage und weisen den Weg in eine neue Ära präziserer und gezielterer Behandlungsansätze.
„Diese Arbeit zeigt, dass Parkinson eine SCAN-Erkrankung ist, und die Daten deuten stark darauf hin, dass man Parkinson erfolgreicher behandeln kann als bisher, wenn man das SCAN auf personalisierte, präzise Weise ins Visier nimmt“, sagte Co-Autor Nico U. Dosenbach, MD, PhD, David M. & Tracy S. Holtzman Professor für Neurologie an der WashU Medicine. „Eine Veränderung der Aktivität innerhalb von SCAN könnte das Fortschreiten der Krankheit verlangsamen oder umkehren und nicht nur die Symptome behandeln.“
SCAN und seine Rolle bei Bewegung und Denken verstehen
Dosenbach beschrieb SCAN erstmals 2023 in Nature. Das Netzwerk befindet sich im motorischen Kortex, dem Bereich des Gehirns, der für die Steuerung der Körperbewegungen zuständig ist. Seine Aufgabe ist es, geplante Aktionen in körperliche Bewegungen umzusetzen und dann zu überwachen, wie diese Aktionen ablaufen. Da die Parkinson-Krankheit weit mehr als nur die Bewegung beeinträchtigt und auch die Verdauung, den Schlaf, die Motivation und das Denken beeinflusst, hat sich der leitende Autor Hesheng Liu, PhD, mit Dosenbach zusammengetan, um zu untersuchen, ob Störungen im SCAN das breite Spektrum der Symptome der Krankheit erklären und als Behandlungsziel dienen könnten.
Um diese Idee zu überprüfen, analysierte Lius Team die Daten von Gehirnscans von mehr als 800 Teilnehmern aus mehreren Forschungszentren in den Vereinigten Staaten und China. Zu der Gruppe gehörten Menschen mit Parkinson, die eine DBS oder nicht-invasive Therapien wie transkranielle Magnetstimulation, fokussierte Ultraschallstimulation und Medikamente erhielten. Zum Vergleich wurden auch gesunde Freiwillige und Personen mit anderen Bewegungsstörungen einbezogen.
Anomalien in der Konnektivität des Gehirns aufgedeckt
Die Analyse ergab, dass die Parkinson-Krankheit durch eine übermäßige Konnektivität zwischen dem SCAN und dem Subkortex gekennzeichnet ist, einer Gehirnregion, die an Emotionen, Gedächtnis und Motorik beteiligt ist. Bei allen vier in der Studie untersuchten Therapien wirkten die Behandlungen am besten, wenn sie diese übermäßige Konnektivität reduzierten. Die Wiederherstellung eines ausgewogeneren Verhältnisses zwischen diesen Regionen trug dazu bei, die Aktivität in dem für die Planung und Koordination von Handlungen zuständigen Gehirnkreislauf zu normalisieren.
„Seit Jahrzehnten wird Parkinson in erster Linie mit motorischen Defiziten und den Basalganglien in Verbindung gebracht“, dem Teil des Gehirns, der die Muskelbewegungen steuert, sagte Liu. „Unsere Arbeit zeigt, dass die Krankheit in einer viel umfassenderen Netzwerkdysfunktion begründet ist. Der SCAN ist übermäßig mit Schlüsselregionen verbunden, die mit der Parkinson-Krankheit in Verbindung stehen, und diese abnormale Verdrahtung stört nicht nur die Bewegung, sondern auch damit verbundene kognitive und körperliche Funktionen.“
Präzisionsbehandlung zeigt erste vielversprechende Ergebnisse
Aufbauend auf diesen Erkenntnissen entwickelten die Forscher ein Präzisionsbehandlungssystem, das ohne Operation und mit millimetergenauer Genauigkeit auf den SCAN abzielt. Der Ansatz nutzt die transkranielle Magnetstimulation, bei der über ein am Kopf platziertes Gerät magnetische Impulse an das Gehirn abgegeben werden. In einer klinischen Studie zeigten 18 Patienten, die eine SCAN-gerichtete Stimulation erhielten, nach zwei Wochen eine Ansprechrate von 56 %. Im Vergleich dazu verbesserten sich nur 22 % der 18 Patienten, die eine Stimulation benachbarter Hirnregionen erhielten, was einer 2,5-fachen Steigerung der Wirksamkeit entspricht.
„Mit nicht-invasiven Behandlungen könnten wir viel früher mit der Neuromodulation beginnen als derzeit mit der DBS“, sagte Dosenbach, da sie keine Gehirnoperation erfordern.
Er merkte an, dass noch mehr Grundlagenforschung erforderlich ist, um zu verstehen, wie verschiedene Teile des SCAN zu bestimmten Parkinson-Symptomen beitragen.
Für die Zukunft plant Dosenbach die Durchführung klinischer Studien mit Turing Medical, einem von ihm mitbegründeten Start-up-Unternehmen der WashU Medicine. In diesen Studien wird eine nicht-invasive Therapie getestet, bei der Oberflächenelektrodenstreifen über den SCAN-Regionen angebracht werden, um Gangprobleme bei Menschen mit Parkinson zu behandeln. Er beabsichtigt außerdem, fokussierten Ultraschall mit niedriger Intensität als weitere nicht-invasive Methode zur Veränderung der SCAN-Aktivität mithilfe von akustischer Energie zu untersuchen.
Diese Arbeit wurde vom Changping Laboratory und den US-amerikanischen National Institutes of Health (MH096773, MH122066, MH121276, MH124567, NS129521, NS088590, R01NS131405, U01NS098969 und U01NS117836), der National Natural Science Foundation of China (81527901, 81720108021, 81971689, 31970979 und 82090034), das Nationale Schlüsselprogramm für Forschung und Entwicklung Chinas (2017YFE0103600), das Forschungszentrum für geistige und entwicklungsbedingte Behinderungen, die Kiwanis Foundation, das Hope Center for Neurological Disorders der Washington University und das Collaborative Innovation Center of Neuropsychiatric Disorders and Mental Health der Provinz Anhui (2020xkjT05). Der Inhalt liegt in der alleinigen Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten der NIH wieder.
H.L. ist Chefwissenschaftler bei Neural Galaxy Inc. L.L. ist Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Beijing Pins Medical Co., Ltd. und beide sind als Erfinder in erteilten Patenten und Patentanmeldungen für den in dieser Arbeit verwendeten Tiefenhirnstimulator aufgeführt. N.U.F.D. hat ein finanzielles Interesse an Turing Medical Inc. und könnte finanziell profitieren, wenn das Unternehmen erfolgreich die Bewegungsüberwachungssoftware FIRMM, die Neuromodulations-Zielsoftware BullsAI oder die Neuromodulationssysteme PACE vermarktet. E.M.G. und N.U.F.D. können Lizenzgebühren auf der Grundlage der FIRMM-Technologie erhalten, die an der Washington University School of Medicine entwickelt und an Turing Medical Inc. lizenziert wurde. N.U.F.D. ist Mitbegründer von Turing Medical Inc. Diese potenziellen Interessenkonflikte wurden von der Washington University School of Medicine geprüft und werden von dieser verwaltet. S.L. ist als Berater für Iota Biosciences tätig. P.A.S. erhält Unterstützung von Medtronic und Boston Scientific für die Ausbildung von Stipendiaten.
Quelle: Science Daily