Computer im Gehirn: Werden Kopfschmerzen zukünftig durch Implantate gelindert?

Kopfschmerzen und Migräne gehören zu den gängigsten Problemen des Alltags. Die Ursachen sind meistens schwierig auszumachen, da Ärzte unmöglich einen direkten Auslöser bestimmen können. Gegen dieses Problem soll nun eine neu entwickelte Technologie helfen, die bislang nur aus Science-Fiction-Filmen bekannt war: Ein computergestütztes Gehirn-Implantat kann erstmals Kopfschmerzen lokal identifizieren und diese direkt lindern.

BMI: Die Rettung für chronisch Erkrankte?

Was nach purer Fiktion klingt machen Neurowissenschaftler der New York University Grossman School Of Medicine in ihren neu veröffentlichten Forschungsergebnissen zur Realität. Das Projekt trägt den Namen „Brain-Machine-Inferface“ (BMI) und kann mithilfe eines Chips im Gehirn die Schmerzen verursachenden Reaktionen lokalisieren und bekämpfen. Der Mechanismus ist trotz der langjährigen Forschung und Entwicklung relativ simpel erklärt: Erst erkennt der implantierte Chip die komplexen Schmerzsignale einer Gehirnregion und stimuliert dann den Bereich, der dafür zuständig ist, die Schmerzen einzudämmen. Vielversprechend sei diese Technologie vor allem für Patienten mit chronischen Erkrankungen, die unempfindlich gegenüber gängigen Schmerzmitteln geworden sind.

Wie das Gehirn decodiert wurde

Die Wissenschaftler des Schmerzforschungsprogramms der New York University standen zuerst vor einer langen experimentellen Phase, als sie versuchten mithilfe von Elektroden an der Großhirnrinde Muster in den Schmerzreaktionen des ACCs (Anteriorer cingulärer Cortex) zu entdecken. Der ACC befindet sich auf der vorderen Seite der Großhirnrinde und ist unter anderem für die Entscheidungsfindung und die Impulskontrolle zuständig. Bei Versuchstieren ist es den Forschern schließlich gelungen, genau in diesem Bereich spezifische Muster in den Reaktionen zu erkennen, die in 80 Prozent der Fälle auftraten. Damit war die Basis für die Signalerkennung der Technologie gegeben. Der schwierigste Teil stand allerdings noch bevor, denn es brauchte noch ein Rückkopplungssystem, das die identifizierten Schmerzen direkt lindern würde. Hierfür hat das Forscherteam auf ältere Studien zurückgegriffen, die ergeben haben, dass die Stimulation des prälimbischen PFCs (Präfontaler Cortex) Kopfschmerzen eindämmt. Dadurch kann der BMI-Chip Schmerzen erst lokalisieren und dann in Echtzeit bekämpfen, indem er PFC-Neuronen automatisch stimuliert. Hervorzuheben ist dabei, dass PFC-Neuronen keine Euphorie im Menschen auslösen, weswegen die Wahrscheinlichkeit, davon abhängig zu werden, sehr gering ist.

Menschenversuche bleiben unwahrscheinlich

Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, steht der BMI-Technologie noch ein weiter Weg bevor. Bislang hat man das Implantat nur erfolgreich an Nagetieren getestet; Menschenversuche sind aus aktueller Sicht noch unrealistisch. Grund dafür ist der ACC, der eine wichtige Rolle in dem System spielt. Seine genauen Funktionen sind noch nicht ganz erforscht, deshalb könne es zu ungewollten Komplikationen kommen. „Da wir derzeit keine spezifischen anatomischen Ziele haben, werden die meisten Hirnregionen unweigerlich unspezifische Effekte hervorrufen“, resümieren die Autoren der Studie.