Unterdrückung pathologischer Oszillationen mit transkraniell fokussiertem Ultraschall bei der Parkinson-Krankheit

Warum das für Menschen mit Parkinson wichtig ist

Menschen mit Parkinson leiden häufig unter verlangsamter Bewegung, Steifheit und Tremor, die aktuelle Medikamente und Hirnimplantate nur teilweise lindern können. Diese Studie untersucht, ob sanfte Pulse von fokussiertem Ultraschall, die von außen durch den Schädel appliziert werden, abnorme Gehirnrhythmen dämpfen können, die mit diesen Symptomen verbunden sind, und weist damit auf eine mögliche künftige Behandlung hin, die keine Gehirnoperation erfordert.

Ein neuer Weg zu tiefen Hirnregionen

Die Parkinson-Krankheit verändert, wie Gruppen von Nervenzellen gemeinsam feuern, insbesondere in tiefen Strukturen, die die Bewegung steuern. In diesen Bereichen wird eine Form von Gehirnrhythmus, die Beta-Aktivität genannt wird, ungewöhnlich stark und steht mit verlangsamter Bewegung in Verbindung. Ärzte können Symptome bereits durch Dopaminersatz mit Medikamenten oder durch tiefe Hirnstimulation lindern, bei der chirurgisch implantierte Elektroden elektrische Pulse abgeben. Die Operation ist jedoch invasiv und nicht für alle geeignet. Fokussierter Ultraschall bietet einen anderen Weg: Schallwellen werden durch den Schädel auf präzise Punkte im Inneren des Gehirns ausgerichtet, ganz ohne Einschnitt.

Gestaltung eines vorsichtigen Machbarkeitsnachweises

Die Forscher arbeiteten mit vier Männern, die bereits Elektroden für tiefe Hirnstimulation in einer Region namens subthalamischer Kern hatten. So konnte das Team tiefe Hirnsignale aufzeichnen, während Ultraschall getestet wurde. Mithilfe von Hirnscans und fortgeschrittenen Kartierungsmethoden identifizierten sie eine funktionell verbundene Region in einer nahegelegenen Struktur, dem Globus pallidus, als Ultraschallziel. Jeder Teilnehmer nahm an zwei Sitzungen an unterschiedlichen Tagen teil. An einem Tag wurden Ultraschallpulse auf dieses Bewegungssteuerzentrum fokussiert. An dem anderen Tag richteten sich die Pulse auf einen mit Flüssigkeit gefüllten Raum im Gehirn, der als aktiver Kontrollpunkt diente. Innerhalb jedes Tages folgten Sitzungen ohne Ultraschall Sitzungen mit Ultraschall, und sowohl die Freiwilligen als auch die Untersucher wussten nicht, welche Bedingung aktiv war.

Schädliche Rhythmen beruhigen und Reaktionen beschleunigen

Wenn der Ultraschall auf die Bewegungssteuerregion gerichtet und mit 130 Impulsen pro Sekunde abgegeben wurde, fiel die abnorme Beta-Rhythmik, die vom nahegelegenen tiefen Hirnelektrodensystem auf derselben Seite gemessen wurde, im Durchschnitt um etwa zehn Prozent gegenüber der Kontrollbedingung. Bei Freiwilligen, die zwei ausgeprägte Beta-Peaks zeigten, wurde nur der niederfrequentere Anteil reduziert, was zu dem passt, was man über die Bahnen weiß, die besonders zur Bewegungsverlangsamung beitragen. Der Rückgang der tiefen Beta-Aktivität korrelierte eng mit Veränderungen der Aktivität, die über der Hirnoberfläche im primären motorischen Bereich auf derselben Seite gemessen wurden, was darauf hindeutet, dass der Ultraschall ein größeres Bewegungsnetzwerk beeinflusste. Entscheidend war, dass sich in einer Entscheidungs- und Reaktionsaufgabe, bei der die Teilnehmenden die Bewegung von Punkten auf einem Bildschirm beurteilten, die Reaktionszeiten um fast achtzehn Prozent verbesserten, wenn Ultraschall auf das Bewegungszentrum angewendet wurde.

Ausschluss einfacher Artefakte

Da Ultraschall subtile mechanische Vibrationen verursachen kann, prüfte das Team sorgfältig, ob die beobachteten Signaländerungen echte Gehirneffekte und nicht technisches Rauschen waren. In Laborversuchen bestrahlten sie eine tiefe Hirnelektrode, die in einem Gelmodell platziert war, und testeten verschiedene Pulsmuster. Langsame Pulsmuster erzeugten klare mechanische Artefakte im interessierenden Frequenzbereich, das schnelle Muster, das in der Hauptstudie verwendet wurde, jedoch nicht. Simulationen zeigten außerdem, dass eine mögliche Erwärmung des Hirngewebes weit innerhalb der akzeptierten Sicherheitsgrenzen blieb, und der Ultraschallfokus wurde mehrere Millimeter von den Spitzen der implantierten Elektroden entfernt gehalten. Diese Schritte stützen die Schlussfolgerung, dass die Reduktionen der Beta-Leistung und die beschleunigten Reaktionen echte Veränderungen der Gehirnaktivität widerspiegeln.

Was das für zukünftige Behandlungen bedeuten könnte

Diese kleine, frühe Studie legt nahe, dass fokussierter Ultraschall, der so abgestimmt ist, dass er erfolgreicher elektrischer Stimulation entspricht, schädliche Gehirnrhythmen dämpfen kann, die mit Bewegungsverlangsamung bei Parkinson verbunden sind, und die Leistung bei einer Bewegungsaufgabe moderat verbessern kann — und das ganz ohne Operation. Obwohl die Arbeit nur vier Personen umfasste und keine deutlichen Veränderungen in standardisierten klinischen Bewertungsskalen zeigte, bietet sie den ersten Nachweis, dass nichtinvasiver Ultraschall ein gut etabliertes Krankheitszeichen in die gleiche hilfreiche Richtung wie bestehende Therapien verschieben kann. Mit weiterer Forschung zur Verfeinerung der Pulskonfigurationen, zum Verständnis der individuellen Unterschiede in der Reaktion und zur Prüfung länger anhaltender Effekte könnte dieser Ansatz Teil eines neuen Werkzeugsatzes zur Behandlung von Parkinson und möglicherweise anderer durch abnorme Rhythmen getriebener Hirnerkrankungen werden.

Zitation: Eraifej, J., Toth, J., Hanemaaijer, J. et al. Suppression of pathological oscillations with transcranial focused ultrasound in Parkinson’s disease. Nat Commun 17, 4471 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70714-7

Schlüsselwörter: Parkinson-Krankheit, fokussierter Ultraschall, tiefe Hirnstimulation, Gehirnrhythmen, Neuromodulation