Zukünftige Personalisierungstechniken der TMS - Interview mit Professor Alexander Sack

Bei der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) werden nicht-invasive Magnetspulen verwendet, um bestimmte Hirnregionen zu stimulieren und die Symptome von Depression zu verbessern. Diese Therapieform hat sich als besonders nützlich bei medikamentenresistenten Depressionen und in Kombination mit Psychotherapie erwiesen.

Professor Alexander Sack arbeitet an der Schnittstelle von Psychologie, Neurowissenschaft und Technologie und konzentriert sich auf Personalisierungstechniken der TMS. Neben seiner Tätigkeit als Professor für Hirnstimulation und angewandte kognitive Neurowissenschaften an der Universität Maastricht, leitet er auch ein akademisches Krankenhaus.

In diesem Interview spricht Dr. Trevor Brown von neurocare mit Professor Sack über seine Erfahrungen, seinen Werdegang und erhält dabei Einblicke in seine Forschung zu zukünftigen Personalisierungstechniken der TMS. Das Interview ist in Englischer Sprache.

Um mehr über die TMS zu erfahren, schauen Sie sich das Interview mit Prof. Sack und  Dr Trevor Brown von neurocare an und abonnieren Sie unseren YouTube channel.

Die TMS verstehen

Professor Sack hat seit fast zwei Jahrzehnten sowohl ein akademisches, als auch ein klinisches Interesse an TMS. Als er seine Doktorarbeit in Frankfurt begann, war er nicht nur daran interessiert, TMS für Patienten leichter zugänglich zu machen, sondern wollte auch jede Facette des Gehirns verstehen, sowie was im Gehirn vor sich geht.

Er glaubte, dass dieses Verständnis nur durch die Kombination von TMS mit anderen Techniken möglich sein würde. Dies würde es ihm und seinen Kollegen/Kolleginnen ermöglichen, nicht nur Veränderungen im Gehirn zu bewirken, sondern auch zu sehen, was im Gehirn vor sich geht. "Wir wollten sehen, wie sich diese Veränderungen im Gehirn in Verhaltensänderungen niederschlagen," erklärt Professor Sack.

Nach seiner Promotion und mehreren Postdoc-Stellen, unter anderem an der Harvard Medical School, kam Professor Sack nach Maastricht. Dort gründete er sein eigenes Labor, in dem heute zwischen 15 und 20 Wissenschaftler:innen erforschen wie das Gehirn und wie TMS funktioniert.

Die Netzwerke des Gehirns nutzen

Eine der ersten größeren Studien von Professor Sack zeigt, wie unser Gehirn in Netzwerken funktioniert. Das bedeutet, dass nicht ein einzelner Bereich für eine bestimmte Aufgabe zuständig ist, sondern ein Netzwerk von Gehirnregionen. Wenn Fachleute also mit TMS einen Bereich des Gehirns stimulieren, "versuchen" andere Bereiche möglicherweise, der Stimulation entgegenzuwirken oder sie zu verstärken.

"Wenn man die Aktivität im präfrontalen Kortex erhöht oder verringert, um Depressionen zu behandeln, wird dies immer Aktivitätsänderungen in anderen Teilen des entsprechenden Netzwerks auslösen," erklärt Professor Sack. Diese Netzwerkeffekte sind abhängig vom kognitiven Zustand des Gehirns - ruhend, aktiv oder erregt.

Ein weiterer Aspekt ist die Kommunikation zwischen den verschiedenen Bereichen der Netzwerke innerhalb des Gehirns. Diese hängt vom oszillatorischen Zustand des Gehirns ab und folgt einem Rhythmus, der sich je nach dem Grad des Engagements der Person ändert.

Professor Sack und sein Team setzen verschiedene Technologien gleichzeitig ein, um die verschiedenen Messgrößen (TMS, kognitiver und oszillatorischer Zustand) zu kombinieren. Darin sehen sie die Zukunft der TMS sowohl im akademischen als auch im klinischen Bereich.

Die TMS personalisieren

Die Anpassung der TMS-Stimulation an den individuellen oszillatorischen Rhythmus des Gehirns kann die Antwort auf die Behandlung beeinflussen. Das Team hat richtig vorhergesagt, dass der von der TMS abgegebene Impuls wenig Wirkung hat, wenn der Alpha-Rhythmus des Gehirns hoch ist. Das heißt: je niedriger der Alpha-Rhythmus, desto größer die Wirkung der TMS.

Ihre Forschung führte noch weiter. Eine Grenze der TMS war es zum Beispiel, dass es nicht möglich schien, tiefere Bereiche des Gehirns zu stimulieren. Mit ihrem kombinierten Ansatz zeigten Professor Sack und sein Team jedoch, dass es ein Fenster gibt, in dem TMS tiefere Teile des Gehirns, einschließlich des Thalamus, erreichen kann. Diese Bereiche könnten sonst nur mit sehr invasiven Verfahren stimuliert werden. "Wenn der Alpha-Rhythmus niedrig war, ging der Impuls direkt zum Thalamus," erklärt Professor Sack. Die Möglichkeit, die Auswirkungen von TMS direkt zu visualisieren, führte zu bemerkenswerten Schlussfolgerungen, die direkt auf die TMS-Therapie anwendbar sind.

"Man kann die TMS-Behandlung personalisieren, indem man sie mit dem Hirnrhythmus der Patient:innen synchronisiert, um einen robusteren und zuverlässigeren Netzwerkeffekt bei der Behandlung von Depressionen zu erzielen," sagt Professor Sack. Er glaubt, dass dies auch erklären könnte, warum manche Patient:innen weniger gut auf TMS ansprechen und kürzere Phasen der  Remissions aufweisen. Wenn es gelingt, die Behandlungen besser auf den einzelnen Patient:innen abzustimmen, könnte dies die Tür zu noch besseren Ergebnissen öffnen.

Über diese Serie

neurocare bringt die Welt der Neurowissenschaften in die klinische Praxis. Wir schulen Fachleute auf der ganzen Welt und lehren die korrekte Anwendung von TMS, tDCS, Neurofeedback und anderen neuen Techniken. Zusätzlich vermitteln wir dabei die neuesten Erkenntnisse und Fortschritte sowie die Geschichte der digitalen Therapiemöglichkeiten. Der Neurowissenschaftler Dr. Trevor Brown, der im Learning Management System von neurocare, einer Online-Schulungsplattform, vertreten ist, spricht jeden Monat im Rahmen einer neuen Interviewserie mit führenden Forscher:innen über aktuelle und künftige klinische Anwendungen von Neurostimulationstechniken (z. B. TMS, tDCS) sowie über den Einsatz von EEG und Neurofeedback in Kliniken und in der Forschung.