Aktive Prothese verändert Hirnfunktionen von Schlaganfall-Patienten

Neuorganisation von Nervenzellen in sensorischer Hirnrinde

Patienten, die nach einem Schlaganfall ihre Füße nicht mehr richtig heben und normal laufen können, kann eine aktive Prothese helfen. Sie verbessert jedoch nicht nur das Gangbild der Betroffenen, sondern bewirkt auch, dass sich deren Gehirn funktionell neu organisiert.

Welche Veränderungen genau stattfinden, hat eine Arbeitsgruppe aus Ärzten und Wissenschaftlern von der Uniklinik für Neurologie und der Uniklinik für Stereotaktische Neurochirurgie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, dem Leibniz-Institut für Neurobiologie und den Kliniken Schmieder Heidelberg unter Leitung von Prof. Dr. Ariel Schoenfeld untersucht. Die Studie ist im Fachmagazin Nature Scientific Reports erschienen.

Tritt infolge eines Schlaganfalls eine Durchblutungsstörung im Gehirn auf, werden Nerven geschädigt. Viele Patienten leiden dann zum Beispiel an einer Fußheberschwäche. Prof. Dr. Ariel Schoenfeld erklärt: "Die Betroffenen können ihren Fuß gar nicht mehr oder nur unzureichend anheben, weil der dafür zuständige Nerv keinen Steuerungsimpuls vom Gehirn bekommt, um die Muskeln zu bewegen. Sie rollen den Fuß beim Gehen nicht mehr richtig ab, schleifen ihn über den Boden und sind stark sturzgefährdet." Eine Orthese hilft den Patienten zwar, die Sturzgefahr zu reduzieren, aber ihr Gangbild bleibt unrund. 

Eine Alternative bieten sogenannte aktive Prothesen. "Über ein Implantat unter der Haut, das meistens an der Ferse sitzt, wird eine koordinierte elektrische Stimulation ausgelöst. Sie sendet elektrische Impulse an die entsprechenden Nervenzellen im Gehirn und die Fußhebermuskulatur zieht sich wieder zusammen", so Schoenfeld. Die Gehbewegungen der Patienten werden innerhalb weniger Wochen wieder runder. "Unsere Arbeitsgruppe hat in der Studie nun herausgefunden, wie sich Nervenzellen in der sensorischen Hirnrinde funktionell durch diese aktiven Prothesen neu organisieren und so die Beinbewegungen verbessern."

Erkenntnisse über Gehirn ermöglichen neue Reha-Maßnahmen

Drei Monate nach der Implantation einer aktiven Prothese hatte sich das Gangbild bei allen elf untersuchten Patienten deutlich verbessert. Bei etwa der Hälfte der Patienten verschlechterten sich die Gehbewegungen allerdings sofort, wenn die Prothese nach dieser Zeit wieder ausgeschaltet wurde – vergleichbar mit dem Gangbild vor der Implantation. Im Gegensatz dazu blieb bei den übrigen Patienten im gleichen Zeitraum das Gangbild auch bei ausgeschalteter Prothese stabil.

In magnetenzephalographischen Aufnahmen zeigte sich, dass der Einsatz der Prothese in den Gehirnen der Patienten zu unterschiedlichen Veränderungen geführt hatte: Während bei den Patienten mit nicht dauerhaften Gangbildverbesserungen innerhalb des dreimonatigen Studienverlaufs vorwiegend eine funktionelle Reorganisation der nicht vom Schlaganfall betroffenen Hirnhälfte stattfand, zeigten sich bei den Patienten mit stabiler Verbesserung im Laufen vor allem funktionelle Umorganisationsprozesse in der durch den Schlaganfall betroffenen Hirnhälfte.

Schoenfeld resümiert: "Wir konnten somit zeigen, dass sich durch das Gehen mit einer aktiven Prothese unterschiedliche Hirnfunktionen, auch Jahre nach einem Schlaganfall, bei den Patienten reorganisieren – manchmal in der gesunden, manchmal in der betroffenen Hirnhälfte." Ärzte können durch diese Erkenntnisse Bewegungsstörungen mit einer Fußheberschwäche besser behandeln, wenn sie wissen, wie und wo sich das Gehirn durch den Einsatz einer aktiven Prothese verändert. Außerdem können Hilfsmittel und Reha-Maßnahmen passgenauer für die Betroffenen ausgewählt werden.

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