Alzheimer-Demenz: Neue explorative EEG-Studie untersucht den neurophysiologischen Effekt einer TPS-Sitzung
Bei der Transkraniellen Pulsstimulation (TPS)Transkraniellen Pulsstimulation (TPS) kommen kurze, sich wiederholende Stosswellen zum Einsatz, die ein breites Spektrum vaskulärer, metabolischer und neurotropher Veränderungen bewirken können. Zu den positiven Eigenschaften der TPS gehören die gute räumliche Genauigkeit bei der Stimulation von Hirnregionen, die Möglichkeit, im Vergleich zu anderen nicht-invasiven Hirnstimulationsverfahren [transkranielle Magnetstimulation (TMS) und transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)] tiefere Hirnstrukturen zu erreichen, sowie die Anpassbarkeit der Stimulationsparameter, die eine patientenindividuelle und gezielte Behandlung ermöglichen. Eine der gegenwärtigen wissenschaftlichen Herausforderungen besteht darin, die neurophysiologischen Effekte der Stimulation und die Wechselwirkung zwischen den von der TPS erzeugten Schallwellen und dem Gewebe besser zu verstehen.
Eine neue explorative Studie von Wojtecki et al. [1] hatte zum Ziel, mithilfe von elektroenzephalographischen (EEG) Messungen Erkenntnisse über den neurophysiologischen Effekt einer TPS-Sitzung bei Alzheimer-Demenz zu gewinnen. Die Autoren der Studie dokumentierten Veränderungen der spektralen Leistung (frontal und okzipital), der Kohärenz (frontal, okzipital und temporal), der Tsallis-Entropie (temporal und frontal) und des Cross-Frequency-Couplings (parietal-frontal, parietal-temporal, frontal-temporal). Die Studienergebnisse unterstreichen die Rolle elektroenzephalographischer Messungen als prospektive Marker für den neurophysiologischen Effekt der TPS.
Methodik
Zehn Patienten mit Alzheimer-Demenz (2 Frauen, 8 Männer; Durchschnittsalter: 69,2 ± 7,1 Jahre) mit leichten (3), mittleren (5) und schweren (2) kognitiven Symptomen wurden für eine EEG-Analyse rekrutiert. Zur Messung der neurophysiologischen Veränderungen wurde vor und nach der ersten Sitzung einer TPS-Behandlungsserie ein Elektroenzephalogramm aufgezeichnet.
Das folgende TPS-Behandlungsprotokoll wurde als Standard verwendet: 4 Hz, 0,20 mJ/mm2. Das Stimulationsprotokoll war mit dem Stimulationsprotokoll von Beisteiner et al. [2] vergleichbar und umfasste den bilateralen frontalen Kortex, den bilateralen lateralen parietalen Kortex und den erweiterten Praecuneus. Im Gegensatz zu Beisteiner et al. wurde auch der bilaterale temporale Kortex mit einbezogen.
Ergebnisse, Diskussion und Fazit
Die Autoren der Studie dokumentierten verschiedene neurophysiologische Effekte und signifikante Veränderungen im Anschluss an eine TPS-Behandlung:
- Anstieg der spektralen Leistung im okzipitalen und frontalen Bereich (Theta-Alpha-, Alpha-Beta-Gamma- und Beta-Gamma-Wellen)
- Zunahme der Kohärenz im temporalen (Alpha-Beta) und Abnahme der Kohärenz im okzipitalen und gesamten parietal-frontales Areal (Theta)
- Anstieg der Tsallis-Entropie (TE) im frontopolaren und temporalen Bereich
- Veränderungen im Cross-Frequency-Coupling (CFC) (parietal-frontopolar, frontopolar, temporal,
Die Autoren der Studie stellen im Diskussionsteil der Publikation einige der gewonnenen Erkenntnisse heraus, um aufzuzeigen, dass die signifikanten Veränderungen und statistischen Trends im Anschluss an eine TPS-Sitzung tatsächlich auf einen direkten oder indirekten biologischen Effekt auf das Gehirn hinweisen und ein Indiz auf eine positive Wirkung der Stimulation sein könnten. Dabei werden insbesondere die berichteten Effekte auf die Gamma-Oszillationen hervorgehoben, die möglicherweise nicht nur das rein funktionelle elektrische Netzwerk des Gehirns betreffen. In der Literatur gibt es Hinweise darauf, dass ein Anstieg der Gamma-Leistung im Anschluss an eine Gamma-tACS (transkranielle Wechselstromstimulation) mit einem Rückgang des Beta-Amyloid-Spiegels im Hippocampus bei Alzheimer-Demenz einhergeht [3]. Aus diesem Grund sollten TPS-induzierte Veränderungen der Gamma-Aktivität mit besonderem Interesse überwacht werden, da sich Stosswellen auf das glymphatische System der zerebralen Clearance auswirken könnten.
Die Autoren der Studie kommen zu dem Schluss, dass ihre Ergebnisse die Bedeutung einer einzelnen TPS-Sitzung für die Modulation der oszillatorischen Aktivität und Konnektivität elektrischer Netzwerke des Gehirns mit potenziellen Auswirkungen auf die kognitive Funktion und die Modulation der Plastizität untermauern. Zur Bestimmung der perspektivischen Rolle von EEG-Messungen als neurophysiologische Biomarker der TPS sollten in zukünftigen Studien die TPS-Effekte zu verschiedenen Zeitpunkten und nach mehreren Sitzungen anhand der Kognitionsscores untersucht werden.
Erfahren Sie mehr über die Transkranielle Pulsstimulation (TPS) mit dem NEUROLITH-System.
Quellen:
1. Wojtecki, L., Cont, C., Stute, N. et al. Electrical brain networks before and after transcranial pulsed shockwave stimulation in Alzheimer’s patients. GeroScience (2024). https://doi.org/10.1007/s11357-024-01305-x
2. Beisteiner R, Matt E, Fan C, Baldysiak H, Schönfeld M, Philippi Novak T, et al. Transcranial pulse stimulation with ultrasound in Alzheimer’s disease—a new navigated focal brain therapy. Adv Sci. 2020;7:1902583. https://doi.org/10.1002/advs.201902583.
3. Wu L, Cao T, Li S, Yuan Y, Zhang W, Huang L, Cai C, Fan L, Li L, Wang J, Liu T, Wang J. Long-term gamma transcranial alternating current stimulation improves the memory function of mice with Alzheimer’s disease. Front Aging Neurosci. 2022;15(14):980636. https:// doi. org/ 10. 3389/ fnagi. 2022. 980636.