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Hirnstimulation : Im Blitzgewitter

Mit Flackerlicht, rosa Rauschen und anderen Reizen wollen Forscher elektrische Hirnströme beeinflussen – und so eine Vielzahl neurodegenerativer Erkrankungen mildern.
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Im März 2015 veranstaltet die Neurowissenschaftlerin Li-Huei Tsai vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) erstmals eine »Minidisko« für ihre Labormäuse. Dafür setzt sie die Nager eine Stunde lang in einen Kasten. Dann schaltet sie ein Licht an, das rhythmisch mit einer Frequenz von 40 Hertz blinkt. Die gentechnisch verän­derten Mäuse, die sie dem Blitzgewitter aussetzt, produzieren besonders viel Beta-Amyloid. In ihrem Gehirn bildet es Plaques, die denen von menschlichen Alzheimerpatienten ähneln.

Als Tsai das Gehirn der Diskomäuse nach dem Experiment untersucht, findet sie tatsächlich deutlich weniger krankhafte Ablagerungen in ihrem visuellen Kortex als bei Tieren, die den gleichen Zeitraum im Dunkeln verbracht hatten. Tsai überprüft die Daten immer wieder, doch das Resultat bleibt stets dasselbe: Ihrem Team war es offenbar gelungen, durch flackerndes Licht Beta-Amyloid aus dem Gehirn der behandelten Mäuse zu entfernen. »Der Effekt war einfach verblüffend. Uns war klar, dass wir eine solche Behandlung schnellstmöglich auch an Menschen testen mussten«, erklärt Tsai.

Mit den rhythmischen Blitzen wollten die Forscher die Hirnwellen der Nager beeinflussen. Diese typischen Aktivitätsmuster, messbar mittels Elektroenzephalografie (EEG), entstehen beim synchronen Feuern vieler Neurone. Die 40-Hertz-Frequenz in Tsais Experiment entspricht etwa dem Takt von Gammawellen, die mit 25 bis 140 Hertz die Hirnwellen mit der höchsten Frequenz darstellen. Sie dominieren, wenn wir uns auf etwas ­konzentrieren. Am anderen Ende der Skala, im Bereich von etwa 0,5 bis 4 Hertz, finden sich die Deltawellen. Sie treten vorrangig im Tiefschlaf auf. In Tsais Versuchen löste der regelmäßige Wechsel von hell und dunkel im Gehirn der Tiere anscheinend eine Reihe biologischer Effekte aus, die den Abbau von Amyloid-Plaques begünstigten ...

11/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist 11/2018

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  • Quellen

Cardin, J.A. et al.: Driving Fast-spiking Cells Induces Gamma Rhythm and Controls Sensory Responses. . In: Nature 459, S. 663–667, 2009

Helfrich, R. F. et al.: Selective Modulation of Interhemispheric Functional Connectivity by HD-tACS Shapes Perception. In: PLoS Biology 12, e1002031, 2014

Iaccarino, H. F. et al.: Gamma Frequency Entrainment Attenuates Amyloid Load and Modifies Microglia. In: Nature 540, S. 230–235, 2016

Papalambros, N. A. et al.: Acoustic Enhancement of Sleep Slow Oscillations and Concomitant Memory Improvement in Older Adults. In: Frontiers in Human Neuroscience 11, 109, 2017