Reproduzierbare Magnetophosphenschwellen, hervorgerufen durch transkranielle alternierende Magnetstimulation beim Menschen: eine Replikationsstudie

Lichtflimmern aus unsichtbaren Feldern

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen mit geschlossenen Augen in völliger Dunkelheit und bemerken plötzlich ein schwaches Flackern, als tanzten winzige Sterne hinter den Augenlidern. Kein Bildschirm, keine Lampe, kein Laser – nur ein sich änderndes Magnetfeld außerhalb Ihres Kopfes. Diese gespenstischen Blitze, Phosphene genannt, sind mehr als eine Kuriosität: Sie gehören zu den empfindlichsten Methoden, mit denen Wissenschaftler nachvollziehen können, wie schwache elektrische Felder das menschliche Nervensystem beeinflussen. Diese Studie prüft eine neue, komfortable Form der magnetischen Hirnstimulation und stellt eine einfache, aber zentrale Frage: Treten diese Flackererscheinungen zuverlässig und reproduzierbar auf, und wo im visuellen System entstehen sie wirklich?

Eine neue Methode, das Gehirn anzuregen

Traditionelle magnetische Hirnstimulation verwendet kurze, kräftige Impulse, um Nervenzellen direkt zu reizen. Die hier untersuchte Technik, transkranielle alternierende Magnetstimulation, benutzt stattdessen sanfte, rhythmische Magnetfelder. Diese Felder induzieren winzige elektrische Ströme im Kopf, ohne die Haut zu berühren und ohne das Kribbeln oder Jucken, das häufig bei Verfahren auftritt, die Strom über Elektroden auf der Kopfhaut einspeisen. Da internationale Sicherheitsregeln für Stromleitungen und andere niederfrequente Quellen bereits davon ausgehen, bei welchen Pegeln Menschen beginnen, Phosphene zu sehen, bietet dieser Ansatz eine sauberere Möglichkeit, diese Grenzen zu untersuchen und zu prüfen, ob solche Felder eines Tages als präzises Werkzeug zur Erforschung oder Modulation der Gehirnfunktion eingesetzt werden könnten.

Wie das Experiment durchgeführt wurde

Die Forschenden rekrutierten 62 gesunde Freiwillige und brachten sie in vollständige Dunkelheit, mit geschlossenen Augen und verstopften Ohren. Jede Person wurde glatt oszillierenden Magnetfeldern mit drei Frequenzen ausgesetzt – 20, 50 oder 60 Zyklen pro Sekunde – während die Intensität schrittweise von null bis zu Werten erhöht wurde, die in früheren Arbeiten zuverlässig Phosphene hervorriefen. Um zu lokalisieren, wo im Kopf diese Flacker beginnen, nutzte das Team drei Spulenanordnungen: eine, die hauptsächlich auf die Augen zielte (retinal), eine, die den gesamten Kopf umschloss (global), und eine, die über dem Hinterkopf zentriert war, wo der visuelle Kortex liegt (okzipital). Bei jeder kurzen Stimulation drückten die Teilnehmenden einfach einen Knopf, um anzugeben, ob sie ein Flackern gesehen hatten oder nicht, wodurch das Team ein detailliertes Bild davon erstellen konnte, wie die Wahrscheinlichkeit, Phosphene zu sehen, mit der Feldstärke anstieg.

Was die Flacker zeigten

Das wichtigste Ergebnis ist, dass die Muster der Phosphensempfindung in diesem neuen Experiment eng denen einer früheren Studie mit derselben Technik entsprachen. Wenn die Augen oder der ganze Kopf gezielt wurden, stieg die Wahrscheinlichkeit, Flacker zu sehen, stark an, je schneller sich das Magnetfeld über die Zeit änderte; die Stimulation über dem Hinterkopf erzeugte hingegen nur schwache und inkonsistente Effekte. Die niedrigsten Schwellen – also die höchste Empfindlichkeit – traten bei 20 Hz auf, was mit der zeitlichen Reaktionsweise der Stäbchen im Auge übereinstimmt, die auf schwaches Licht spezialisiert sind. In einigen Fällen berichteten wenige Freiwillige von farbigen Leuchterscheinungen, die meisten beschrieben jedoch die klassischen grauen, flackernden Flecken. Statistische Vergleiche zeigten, dass die Steigungen und Schwellenwerte dieser Replikation bemerkenswert gut mit den ursprünglichen Ergebnissen übereinstimmten, obwohl die Daten von fünf verschiedenen Experimentierenden erhoben wurden.

Warum die Netzhaut im Mittelpunkt steht

Weil dieselben Magnetfelder, die kaum Effekte hervorriefen, wenn sie auf den visuellen Kortex gerichtet waren, robuste Flacker auslösten, wenn sie auf die Augen zielten, stützen die Ergebnisse stark eine retinale Herkunft dieser magnetisch induzierten Phosphene. Detaillierte Computermodelle aus früheren Arbeiten deuten darauf hin, dass insbesondere die Stäbchen in der äußeren Netzhautschicht empfindlich auf die winzigen elektrischen Felder reagieren, die entstehen, wenn das äußere Magnetfeld oszilliert. Wichtig ist, dass die Netzhaut selbst Teil des zentralen Nervensystems ist und aus denselben Arten von Nervenzellen und Schaltkreisen wie das Gehirn besteht. Das macht sie zu einem praktischen, natürlichen „Sensor“ für schwache Felder; zugleich mahnen die Befunde jedoch zur Vorsicht: Das Sehen von Phosphenen allein beweist nicht, dass tiefere Hirnareale effektiv gesteuert werden.

Was das für Sicherheit und künftige Werkzeuge bedeutet

Indem frühere Arbeiten mit mehr Freiwilligen und mehreren Bedienenden wiederholt wurden, zeigt diese Studie, dass die Pegel niederfrequenter Magnetexposition, die nötig sind, um Phosphene hervorzurufen, hoch reproduzierbar sind. Diese Stabilität stärkt die Verwendung solcher Schwellenwerte als Grundlage für internationale Sicherheitsstandards, die alltägliche Expositionen – in der Nähe von Stromleitungen, Transformatoren oder neuen Stimulationsgeräten – deutlich unterhalb von Werten halten sollen, die das Nervensystem spürbar beeinflussen. Zugleich hebt die Arbeit die transkranielle alternierende Magnetstimulation als vielversprechende, komfortable und störungsfreie Methode hervor, um zu untersuchen, wie unser visuelles System und letztlich auch andere Hirnregionen auf schwache elektrische Kräfte reagieren. Zukünftige Studien, die diese Methode mit Hirnaufzeichnungen und Verhaltenstests kombinieren, werden nötig sein, um zu klären, ob sie sich von einem empfindlichen Sensor neuronaler Reaktionsbereitschaft zu einem praktischen klinischen Werkzeug entwickeln lässt.

Zitation: Fresnel, E., Penault, M., Moulin, M. et al. Reproducible magnetophosphene thresholds induced by transcranial alternating magnetic stimulation in humans: a replication study. Sci Rep 16, 14368 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44440-5

Schlüsselwörter: Magnetophosphene, retinale Stimulation, niederfrequente Magnetfelder, nicht-invasive Hirnstimulation, tAMS