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UNITITEL | 18 UNI I 01 I 2016 Gelungene Mikro-Nano-Integration: Innovativer Ölzustandssensor für die Zustandsanalyse von Hydraulikölen. durch die Stromstimulation beeinflusst“, sagt Matthias Klemm, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut BMTI und Kopf des EyeTSS-Teams. „Das heißt, aus der Veränderung der Mikrozirkulation in den Blutgefäßen lassen sich Rückschlüsse auf die Stromwirkung im Gehirn ziehen.“ Der genaue funktionelle Zusammenhang zwischen Gehirnaktivität und Mikrozirkulation, die sogenannte neurovaskuläre Kopplung, ist bisher noch ungeklärt. Die neurovaskuläre Kopplung (zusammengesetzt aus griechisch neuron = Nervenzelle und lateinisch vas = Gefäß) ist ein physiologischer Mechanismus zur Regulierung der Blutversorgung des Gehirns. Wenn Nervengewebe, etwa durch Bewegung oder kognitive Anstrengung, aktiviert wird, ist an der entsprechenden Stelle eine Steigerung des Blutflusses zu verzeichnen. Moderne bildgebende Verfahren wie die funktionelle Magnetresonanztomographie können die Blutversorgung darstellen, lassen aber nur einen bedingten Rückschluss auf die neuronale Aktivität im Gehirn zu. Die Forscher mussten also einen anderen Weg suchen, um mehr über neurovaskuläre Kopplung herauszufinden. Die Lösung „Unsere Kooperationspartner vom Zentrum Neurologische Medizin in Göttingen konnten in klinischen Studien nachweisen, dass eine Stimulation des Kopfes mit schwachen Strömen die Erregbarkeit des Gehirns verändert und ein Effekt erzeugt werden kann, der mehrere Stunden anhält. Die Methode kann also helfen, die Leistungsfähigkeit der Patienten wieder zu verbessern.“ Allerdings sehen die Forscher das therapeutische Potenzial der Stromstimulation bei weitem nicht ausgeschöpft. „Bislang werden lediglich zwei großflächige Elektroden auf dem Kopf appliziert“, erläutert Professor Haueisen. „Damit sind mehr oder weniger nur ungezielte Stimulationen möglich. Die Methode kann ihre volle Wirkung aber nur entfalten, wenn es gelingt, abhängig von der jeweiligen Erkrankung und dem einzelnen Patienten eine Stimulation ganz bestimmter Regionen des Gehirns zu realisieren.“ Die Ilmenauer Wissenschaftler und ihre Partner machten es sich daher zur Aufgabe, die TSS-Therapie so zu verbessern, dass sie diesen Anspruch erfüllt. INNOVATIVER FORSCHUNGSANSATZ AUS DER TU ILMENAU In intensiver Forschungsarbeit ist es den Partnern nun gelungen, ein neues Verfahren zu entwickeln, mit dem weltweit erstmalig eine optimierte, patientenindividuelle und lokalisierte Behandlung möglich ist. Es fußt auf einem besonders breiten wissenschaftlichen Ansatz, bei dem die Arbeiten zur Neurophysiologie mit aktuellsten Ergebnissen aus der Ophthalmologie, also der Augenheilkunde, und der multimodalen Forschung, bei der aus einer Vielzahl von Daten dreidimensionale Modelle zur computergestützten Therapiesimulation berechnet werden, kombiniert wurden. Denn um den komplizierten Prozessen, die sich während der Stromeinprägung im Gehirn abspielen, auf den Grund zu gehen, mussten die Forscher neue Wege gehen und aktuellste Erkenntnisse aus verschiedenen Bereichen zusammenführen. Die Arbeiten wurden im Rahmen des InnoProfile-Transfer- Projekts „3D-Transkraniale Stromstimulation und Analyse der neurovaskulären Kopplung mittels retinaler Gefäßanalyse – EyeTSS“ (Förderkennzeichen 03IPT605A) über drei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. DAS AUGE ALS DIAGNOSTISCHES FENSTER Ausgangspunkt bildete zunächst die Hypothese, dass Stimulationen mit Strom nicht nur signifikante Veränderungen der elektrischen Aktivität im Gehirn hervorrufen, sondern auch eine erhöhte Blutzirkulation. Dieser Vorgang spielt sich in winzigen Blutgefäßen mit einem Durchmesser unter 300 Mikrometern ab. Die Durchblutung und der Stoffaustausch in diesen kleinen Blutgefäßen wird als Mikrozirkulation bezeichnet. „Sowohl die Prozesse der neuronalen Aktivität als auch die der Mikrozirkulation werden PROF. JENS HAUEISEN Leiter des Instituts für Biomedizinische Technik und Informatik der TU Ilmenau


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