Wissenschaftler der EPFL haben eine innovative, nichtinvasive Hirnstimulationstherapie entwickelt, um die Sehfunktion von Schlaganfallpatienten deutlich zu verbessern. Dieser Ansatz könnte einen effektiveren und schnelleren Weg zur Wiederherstellung der Sehfunktion bieten.
Jedes Jahr leiden Tausende von Menschen infolge eines Schlaganfalls an Hemianopie. Diese Erkrankung, bei der die Hälfte ihres Gesichtsfeldes (die "vertikale Mittellinie") verloren geht, beeinträchtigt die täglichen Aktivitäten wie Lesen, Autofahren oder einfach nur das Gehen in einem überfüllten Raum erheblich.
Es gibt derzeit keine Behandlung, die die Sehfunktion bei Hemianopie zufriedenstellend wiederherstellen kann. Die meisten verfügbaren Optionen zielen darauf ab, den Patientinnen und Patienten beizubringen, sich an den Sehverlust anzupassen, anstatt ihn wiederherzustellen. Es bedarf monatelangen intensiven Neurorehabilitationstrainings, um auch nur eine mässige Wiederherstellung der Sehkraft zu erreichen.
Die Herausforderung besteht darin, wie das Gehirn die Aktivität zwischen den visuellen Regionen koordiniert, z. B. zwischen dem primären visuellen Cortex und dem mitteltemporalen Areal (sekundärer visueller Cortex), einer Interaktion, die für die Bewegungserkennung verantwortlich ist. Diese Regionen arbeiten normalerweise auf organisierte Weise und tauschen Informationen durch die genaue Synchronisierung der elektrischen Rhythmen des Gehirns, die als Oszillationen bezeichnet werden, aus. Ein Schlaganfall führt jedoch häufig dazu, dass diese Kommunikation unterbrochen wird.
Studien haben nahegelegt, dass die gezielte Steuerung dieser Oszillationen durch eine nichtinvasive externe Hirnstimulation dazu beitragen könnte, die gestörte und desynchronisierte Kommunikation zwischen den Regionen wiederherzustellen, die Leistungsfähigkeit zu verbessern und die Wiederherstellung des Sehvermögens zu fördern. In diesem Zusammenhang haben Forscherinnen und Forscher unter der Leitung von Friedhelm Hummel vom Neuro-X-Institut der EPFL eine neue Behandlung getestet, bei der visuelles Training mit einem multifokalen, nicht-invasiven Ansatz der Hirnstimulation kombiniert wird, um die Gehirnkommunikation neu zu organisieren und die Sehfunktion bei Hemianopie zu verbessern.
In dieser kleinen, placebokontrollierten, doppelblinden klinischen Studie zur Überprüfung des Prinzips zeigten die Erstautorin Estelle Raffin und ihre Kollegen, dass dieser neue Ansatz die Wiederherstellung der Sehfunktion bei Schlaganfallpatientinnen und -patienten erheblich verbessern kann, selbst bei solchen mit lang anhaltender Sehbehinderung.
"Dies ist eines unserer spannenden klinischen Projekte, bei dem wir eine neue innovative Behandlungsstrategie auf das visuelle System angewendet haben, die auf einer orchestrierten bifokalen nichtinvasiven Hirnstimulation beruht, die sich an der physiologischen Funktionsweise des Gehirns orientiert, um die Sehfunktion von Patientinnen und Patienten mit Hemianopie nach einem Schlaganfall zu verbessern", erklärt Friedhelm Hummel. "Wir haben auch Faktoren bestimmt, die mit dem Ansprechen auf die Behandlung verbunden sind, potenzielle Biomarker für die Stratifizierung von Patientinnen und Patienten."
An der Studie nahmen 16 Patientinnen und Patienten teil, die nach einem Schlaganfall an Hemianopie litten. Die Teilnehmer trainierten eine Bewegungserkennungsaufgabe, die so konzipiert war, dass sie die Grenze ihres blinden Feldes stimulierte. Parallel dazu erhielten sie eine Art der Hirnstimulation, die als transkranielle Wechselstromstimulation mit Kreuzfrequenz (cf-tACS) bezeichnet wird. Diese nutzt schwache elektrische Ströme, um die Gehirnoszillationen zu modulieren, sie neu zu ordnen und die kognitiven Funktionen zu verbessern.
In dieser Studie wurde cf-tACS verwendet, um die Gehirnschwingungen zwischen der primären Sehrinde und dem mitteltemporalen Areal zu synchronisieren. Die Forscherinnen und Forscher legten elektrische Signale mit unterschiedlichen Frequenzen an diese beiden Regionen an, und zwar auf eine Weise, die das natürliche Kommunikationsmuster des Gehirns nachahmt.
Genauer gesagt verwendeten sie einen sogenannten Front-Scheme-CF-TACS, der niederfrequente Alphawellen an die primäre Sehrinde und hochfrequente Gammawellen an das bewegungssensible Areal liefert. Dieser Ansatz spiegelt den typischen "Bottom-up"-Informationsfluss im Gehirn während der visuellen Verarbeitung wider und hilft dabei, die gestörte Kommunikation nach einem Schlaganfall wiederherzustellen.
Hirnstimulation verbessert die Bewegungswahrnehmung
Die Patientinnen und Patienten, die die cf-tACS mit Vorwärtsschema erhielten, zeigten signifikant grössere Verbesserungen der Bewegungswahrnehmung als diejenigen, die die Kontrolle mit umgekehrtem Schema erhielten. Sie erlebten eine messbare Erweiterung ihres Gesichtsfeldes, insbesondere in den Bereichen, die während des Trainings gezielt angesprochen wurden. Einige Personen berichteten sogar von echten Verbesserungen, wie z. B. dass sie "in der Lage sind, den rechten Arm ihrer Frau zu sehen, wenn sie auf dem Beifahrersitz sitzt und Auto fährt", was vor der cf-tACS-Behandlung unmöglich war.
Die Bildgebung des Gehirns und die EKG-Daten bestätigten, dass die Behandlung die Kommunikation zwischen dem primären visuellen Kortex und dem mitteltemporalen Areal wiederherstellte. Das EKG zeigte eine bessere Synchronisation zwischen diesen Regionen, und die Hirnszintigraphien bestätigten eine erhöhte Aktivität im mitteltemporalen Areal nach der Stimulation. Die grössten Verbesserungen wurden bei denjenigen beobachtet, bei denen die Bahnen zwischen visueller Kortex und mitteltemporaler Area noch teilweise intakt waren, was darauf hindeutet, dass selbst eine teilweise Erhaltung dieser Schaltkreise die Wiederherstellung des Sehvermögens begünstigen kann.
Diese Studie zeigt, dass die gezielte Ausrichtung auf bestimmte Hirnschaltkreise durch eine synchronisierte, an der Physiologie orientierte Stimulation die Effekte des Sehtrainings verstärken kann. Wenn dieser Ansatz in grösseren Versuchen bestätigt wird, könnte er eine schnellere und leichter zugängliche Behandlung für Menschen bieten, die nach einem Schlaganfall an Hemianopie leiden.
ReferenzenEstelle Raffin, Michele Bevilacqua, Fabienne Windel, Pauline Menoud, Roberto F. Salamanca-Giron, Sarah Feroldi, Sarah B. Zandvliet, Nicola Ramdass, Laurijn Draaisma, Patrik Vuilleumier, Adrian G. Guggisberg, Christophe Bonvin, Lisa Fleury, Krystel R. Huxlin, Elena Beanato, Friedhelm C. Hummel. Boosting hemianopia recovery: the power of interareal cross-frequency brain stimulation. Brain 17. November 2025.
