Kognitive Effekte der STN-DBS auf die Mentalrotationsleistung bei Parkinson

Warum Gehirnstimulation und mentale Rätsel wichtig sind

Mit Parkinson zu leben wird oft mit Zittern und Steifheit in Verbindung gebracht, doch viele Menschen sind überrascht, wie stark die Erkrankung Denken und alltägliches Problemlösen beeinträchtigen kann. Eine solche Fähigkeit ist die Vorstellung von Objekten im Geist und das Vorstellen ihrer Drehung im Raum – ein Talent, das wir beim Kartenlesen, Einparken oder beim Zuordnen von Schlüsseln zu Schlössern nutzen. Diese Studie untersuchte, ob ein gängiges chirurgisches Verfahren zur Behandlung von Bewegungsstörungen bei Parkinson, die Tiefenhirnstimulation, auch diese Mentalrotationsfähigkeit verändert und ob der genaue Sitz der winzigen Elektroden im Gehirn eine Rolle spielt.

Wie das Gehirn von winzigen elektrischen Impulsen profitiert

Die Tiefenhirnstimulation bei Parkinson wirkt, indem kontrollierte elektrische Impulse an eine kleine, tief im Gehirn gelegene Struktur gesendet werden, den subthalamischen Kern. Ärzte wissen bereits, dass diese Technik häufig motorische Symptome wie Verlangsamung und Zittern lindert, doch ihre Auswirkungen auf kognitive Funktionen sind weniger eindeutig und frühere Studien lieferten gemischte Ergebnisse. Ein Grund dafür könnte sein, dass der subthalamische Kern kein eintätiges Gebiet ist: Verschiedene Bereiche verbinden sich vorwiegend mit Bewegungs-, Denk- oder Emotionsnetzwerken. Folglich kann Stimulation in einer Zone bestimmte Fähigkeiten verbessern, während Stimulation in einer anderen unbeabsichtigt mentale Funktionen stören könnte.

Eine Mentalrotationsaufgabe für Menschen mit Parkinson

Um diese Fragen zu untersuchen, baten die Forscher zwölf Menschen mit fortgeschrittenem Parkinson, die alle bereits Tiefenhirnstimulatoren hatten, eine klassische Mentalrotationsaufgabe zu bearbeiten. In jedem Versuch sahen die Teilnehmenden zwei blockartige dreidimensionale Formen und mussten entscheiden, ob es sich um dieselbe Form in einer neuen Drehung oder um ein Spiegelbild handelte. Die Formen erschienen in vier verschiedenen Rotationen, von aufrecht bis vollständig umgedreht. Jede Person absolvierte die Aufgabe zweimal am selben Tag: einmal mit der üblichen eingeschalteten Stimulation und einmal nachdem der Stimulator lange genug ausgeschaltet worden war, sodass seine Effekte abgeklungen waren. Die Patienten blieben in beiden Sitzungen bei ihrer regulären Medikation, sodass Unterschiede hauptsächlich der Stimulation zugeschrieben werden konnten.

Schärfere mentale Bilder ohne Verlangsamung

Das Hauptergebnis war, dass die Genauigkeit bei der Mentalrotation besser war, wenn die Tiefenhirnstimulation eingeschaltet war. Über alle Drehwinkel und Aufgabentypen machten die Teilnehmenden mit Stimulation weniger Fehler als ohne, und dieser Vorteil war am stärksten bei den schwierigsten Durchgängen, in denen die Formen um 180 Grad gedreht waren und am verwirrendsten wirkten. Wichtig war, dass die Reaktionszeiten im Wesentlichen gleich blieben – dank eines festen Antwortfensters und sorgfältiger Folgeanalysen mit sowohl Standard- als auch Bayesschen Statistiken. Dieses Muster deutet darauf hin, dass die Patientinnen und Patienten nicht einfach Tempo gegen Genauigkeit eingetauscht haben, sondern tatsächlich besser darin waren, die mentalen Bilder zu formen und zu vergleichen, wenn die Stimulation aktiv war.

Warum die Platzierung der Elektrode im Gehirn wichtig ist

Um zu verstehen, warum Stimulation manchmal hilft und manchmal schädlich sein kann, rekonstruierten die Forschenden die Lage der Elektroden jedes Patienten anhand von Hirnbildern und schätzten das Volumen des Gewebes, das Strom erhielt. Anschließend prüften sie, ob die Stimulation unterschiedlicher Subregionen des subthalamischen Kerns mit Veränderungen bei den Mentalrotationsfehlern zusammenhing. Stimulation, die in Bereiche vordrang, die mit emotionsbezogenen Schaltkreisen verbunden sind, insbesondere auf der rechten Seite, war mit schlechterer Leistung assoziiert. Im Gegensatz dazu zeigte Stimulation in den Teilen, die enger mit Bewegung oder allgemeinem Denken verknüpft sind, diese negative Beziehung nicht. Fortschrittliche Kartierungs- und Kreuzvalidierungsverfahren stützten die Idee, dass rechtsseitige, emotionsbezogene Zonen hier besonders empfindlich sind, wobei die geringe Teilnehmerzahl bestätigt werden muss durch größere Studien.

Was das für Menschen mit Parkinson bedeutet

Insgesamt legt die Studie nahe, dass Tiefenhirnstimulation mehr bewirken kann als das Lindern von Tremor: Sie kann bestimmte mentale Fähigkeiten stärken, die davon abhängen, Objekte im Raum zu visualisieren, vorausgesetzt, der elektrische Strom bleibt fern von spezifischen nicht-motorischen Zonen. Zugleich erinnert die Arbeit daran, dass die Schaltkreise für Bewegung, Denken und Emotion eng miteinander verflochten sind und dass winzige Verschiebungen in der Elektrodenlage das Gleichgewicht zwischen Nutzen und Nebenwirkungen verändern können. Für Patientinnen und Patienten sowie Behandelnde unterstreicht dies die Bedeutung einer sorgfältigen Planung und Feinabstimmung der Stimulation nicht nur für Gehen und Handfunktionen, sondern auch für alltägliche Denkaufgaben wie Kartenlesen, Autofahren und das Navigieren in belebten Umgebungen.

Zitation: Schoenfeld, M.J., Gulberti, A., David, N. et al. Cognitive effects of STN-DBS on mental rotation performance in Parkinson’s disease. Sci Rep 16, 15460 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52880-2

Schlüsselwörter: Morbus Parkinson, Tiefenhirnstimulation, Mentalrotation, visuoräumliche Kognition, Subthalamischer Kern