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Tausendsassa Nervus vagus


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Legen Sie doch mal Ihre Finger links an Ihren Hals. Knapp unter Ihrer Haut verläuft der Nervus vagus. Eine Art Supernerv. Er reicht vom Gehirn bis in den Magen und ist an vielen lebenswichtigen Körperfunktionen beteiligt. An Atmung und Herzschlag, am Schlucken oder an der Bildung unserer Magensäure beispielsweise. Zirka achtzig Prozent seiner Fasern sind sensorisch. Das heißt, sie leiten Informationen von unseren Organen direkt ans Gehirn.

Der Nervus vagus ist eine „Hauptverbindung“ zwischen unseren Organen und dem Gehirn. (Vieri Failli )
Der Nervus vagus ist eine „Hauptverbindung“ zwischen unseren Organen und dem Gehirn.  © Vieri Failli

Der Nervus vagus ist von außen leicht zugänglich – vielleicht mit ein Grund dafür, dass ihn die Medizin längst für sich entdeckt hat. Und zwar zur Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Epilepsie oder Tinnitus. Schlagen bei den Patienten keine herkömmlichen Medikamente an, konzentrieren sich die Ärzte auf den Nervus vagus. Mit elektrischen Impulsen stimulieren sie den Nerv und können so die Folgen einer Erkrankung deutlich verringern.

Hilft auch bei Querschnittslähmung
Querschnittslähmung hat zwar auf den ersten Blick wenig bis gar nichts mit den genannten Erkrankungen zu tun. Aber eine wesentliche Gemeinsamkeit gibt es: Auch hier sind Nerven im zentralen Nervensystem beeinträchtigt oder gestört. Was die Frage aufwirft, ob Vagusstimulation, so der fachliche Terminus, auch Potenzial bei Querschnittslähmung hat. „Ja“, sagt Dr. Michael Kilgard aus Dallas. Er ist Professor an der University of Texas und forscht mit seinen Kollegen schon seit Jahren am Nervus vagus – erst bei Tinnitus, dann bei posttraumatischen Angststörungen und Schlaganfall. In Versuchen hat er herausgefunden, dass Vagusstimulation auch bei Querschnittslähmung hilft. „Wir haben mit den häufigsten neurologischen Erkrankungen angefangen. Rückenmarksverletzungen treten seltener auf. Aber wenn, sind die Folgen sehr schlimm. Mit der Vagusstimulation wollen wir neue Nervenverbindungen schaffen und Betroffenen damit ihre Unabhängigkeit wiedergeben. Helfen liegt Kilgard im Blut. Schon als Jugendlicherwar er bei den Pfadfindern. Für sein herausragendes Engagement erhielt er den „Eagle Scout“, die höchste Auszeichnung des amerikanischen Verbands. Zu Querschnittslähmung hat er einen persönlichen Bezug. Der Pfadfinderführer seines Sohnes hatte vor zwei Jahren einen schlimmen Unfall. Er wollte seinen verdienten Ruhestand auf dem Land genießen und zog deshalb um. Als er den letzten Karton packte, stürzte er und brach sich das Genick. Seitdem ist er vom Hals abwärts gelähmt. Dessen Leben und das vieler anderer möchte Kilgard mit der Vagusstimulation entscheidend verbessern. Bei Schlaganfall-Patienten haben er und sein Team schon bewiesen, dass dies möglich ist. Die Betroffenen konnten sich mit der Stimulation viel besser bewegen. „Nach einem Schlaganfall sind die Fortschritte in der Physiotherapie dreimal so groß, wenn man den Nervus vagus stimuliert. Wir gehen davon aus, dass das bei Querschnittslähmung genauso sein wird“, ist der Neurowissenschaftler überzeugt.

Prof. Michael Kilgard ist einer der führenden Wissenschaftler für neuronale Plastizität. Er hat die Therapie TPT („Targeted Plasticity Therapy“) erfunden. Auf www.utdallas.edu/txbdc erfahren Sie mehr darüber. (David Robinson)
Prof. Michael Kilgard ist einer der führenden Wissenschaftler für neuronale Plastizität. Er hat die Therapie TPT („Targeted Plasticity Therapy“) erfunden. Auf www.utdallas.edu/txbdc erfahren Sie mehr darüber.  © David Robinson

So funktioniert Vagusstimulation 
Ein großer Erfolg für die Patienten. Dabei ist das Verfahren der Vagusstimulation an sich relativ einfach. Zunächst werden Elektroden um den Vagusnerv gewickelt. Das geschieht in einer Operation mittels eines kleinen Hautschnittes. Anschließend werden die Elektroden mit einem Stimulationsgerät verbunden. Dieses wird unter die Haut auf Höhe der Brust implantiert. Zumindest war das bisher so. Denn Kilgards Universitätskollegen haben alles von Grund auf modernisiert.

 (Karlo Ramos )
© Karlo Ramos

Jetzt ersetzt ein kleiner Chip die alten Draht- Elektroden und den großen Stimulator. Dadurch ist der Eingriff schneller und deutlich schonender für die Patienten. Ein Gerät namens ReLay versorgt den Chip mit Energie und Informationen. Bei Bedarf wird es ganz einfach mit einer Manschette um den Hals gelegt und kommuniziert dann drahtlos mit dem Chip. Außerdem haben die Bioingenieure eine App für die Steuerung entwickelt.

(K)ein Vergleich: Der Chip ist 50 Å~ kleiner als der „alte“ Stimulator. (Karlo Ramos )
(K)ein Vergleich: Der Chip ist 50 Å~ kleiner als der „alte“ Stimulator.  © Karlo Ramos

Das Gerät „ReLay“ versorgt den Chip drahtlos mit Energie und Informationen. (Karlo Ramos )
Das Gerät „ReLay“ versorgt den Chip drahtlos mit Energie und Informationen.  © Karlo Ramos

Neue Nervenverbindungen 
Ist der Stimulator an, werden sanfte Stromstöße über den Nervus vagus zum Gehirn geschickt. Dort aktivieren sie jene Regionen, die fürs Lernen – zum Beispiel von neuen Bewegungen – zuständig sind. Dann passiert etwas Erstaunliches; etwas, was die Forscher Plastizität nennen. Das Gehirn lernt, dass es seine Schaltkreise verändern und noch intakte Bahnen ansteuern muss, um beispielsweise eine bestimmte Bewegung auszulösen. Dabei schütten die Nervenzellen Neurotransmitter aus und fangen an, sich untereinander neu zu verschalten. „In Versuchen haben wir die Anzahl der Neuronen, die im Gehirn für den Bewegungsapparat zuständig sind, sogar verdreifacht. Und das in nur einer Woche“, erklärt Kilgard. Wichtige Voraussetzung dafür: der richtige Zeitpunkt. Es bringt nichts, den Stimulator auf Dauerstrom zu schalten. Stattdessen sollten die Impulse dann erfolgen, wenn der Patient wiederholt eine bestimmte Bewegung ausführt. Nur dann weiß das Gehirn, dass gerade etwas Wichtiges passiert und dass es neue Nervenverbindungen bilden soll. „Es bringt nichts, bei jeder kleinsten Bewegung zu stimulieren. Was zählt, sind die besten, die top 20 Prozent“, sagt Kilgard und fügt hinzu: „Die Sensoren im Trainingsgerät und die App überprüfen, welche Übung der Patient gerade ausführt. Macht er alles richtig, aktiviert die App automatisch die Stimulation.“

Mit diesem Joystick können z.B. Tetraplegiker trainieren. Macht der Patient alles richtig, wird stimuliert. (Karlo Ramos )
Mit diesem Joystick können z.B. Tetraplegiker trainieren. Macht der Patient alles richtig, wird stimuliert.  © Karlo Ramos

Die App hat übrigens noch einen weiteren praktischen Vorteil: Der Patient kann so oft mit Vagusstimulation trainieren, wie er möchte. Er ist nicht mehr nur auf den Physiotherapeuten beziehungsweise feste Termine angewiesen. Laut Kilgard kann man schon nach einer Woche Training und Vagusstimulation erste Erfolge beobachten. Bereits in dieser kurzen Zeit bilden sich neue Nervenverbindungen. Und viele davon braucht es auch nicht. „Um Motorik und Empfindungen zu verbessern, müssen wir den Schaltplan nur ein wenig verändern. Eine Handvoll neuer Verbindungen reicht dafür aus“, ist er überzeugt.

Nächster Schritt: Klinische Studie
Nach vielen Versuchen im Labor testet Kilgard das System nun in einer klinischen Studie mit zehn Patienten noch einmal auf Sicherheit. Der Grund ist die neu entwickelte Technik. Komplikationen erwartet er aber nicht: „Die Vagusstimulation gibt es für Epilepsie schon seit über zwanzig Jahren. Außer einem Hustenreiz abund an sind keine Nebeneffekte aufgetreten.“ Parallel dazu optimieren Kilgard und seine Kollegen die Therapie immer weiter. Sie untersuchen, wie oft man die Stimulation durchführen sollte, um den besten Effekt zu erzielen. Sie wollen nicht nur die Kontrolle über Arm- und Beinfunktion verbessern, sondern auch die Feinmotorik. Und sie würden gerne eine Sprachsteuerung einführen – zum Beispiel für Menschen mit einer hohen Querschnittslähmung, die die App nicht mit ihren Händen bedienen können. „Die Stimulation ist effektiv, und man kann sie auch zu Hause anwenden“, sagt Kilgard stolz.
Er und sein Team haben die Therapie übrigens so entwickelt, dass sie so kostengünstig wie möglich ist. In fünf Jahren soll die Vagusstimulation breite Anwendung finden und möglichst vielen Querschnittsgelähmten bei ihrer Therapie helfen. Und wer weiß, was die Forscher aus Dallas bis dahin noch alles über den Tausendsassa Nervus vagus werden herausgefunden haben. 

Das Kern-Projektteam (v. l.): Dr. Pat Ganzer, Dr. Rob Renneker, Michael Darrow und Dr. Seth Hays. Dr. Kilgard ist nicht im Bild. (Karlo Ramos )
Das Kern-Projektteam (v. l.): Dr. Pat Ganzer, Dr. Rob Renneker, Michael Darrow und Dr. Seth Hays. Dr. Kilgard ist nicht im Bild.  © Karlo Ramos

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