Blitzableiter für Hirngewitter

Die elektromagnetische Stimulation nimmt ein besonders Kapitel in der Geschichte der nicht-medikamentösen Behandlung von Kopfschmerzen ein. Von der elektrischen Badewanne bis zum transkraniellen Migräne-Zapper – was ist eigentlich das Neue an den modernen Verfahren? 

Das Auftreten eines elektrischen Schocks war schon im alten Ägypten bekannt, doch band man sich zur Schmerzbehandlung keinen elektrischen Zitteraal sondern ein kleines Krokodil aus Lehm fest auf den Kopf. So steht es in dem berühmten medizinischen Papyrus Ebers.

Das Elektrizität die menschliche Physiologie beeinträchtigt war spätestens 1750 bekannt als Benjamin Franklin vorschlug, während eines Gewitters einen Drachen steigen zu lassen um so nachzuweisen, dass der Blitz ein elektrisches Phänomen ist. Forschung erfordert Mut. Franklin ging mit äußerster Vorsicht vor und erfand nebenbei den Blitzableiter.

Die Frage war damals wie Elektrizität in Maßen produziert und genutzt werden kann. Die Anfänge der kontrollierten Stromerzeugung sind untrennbar mit der menschlichen (und tierischen, ein Gruß an den Frosch) Physiologie verbunden. Und da Elektrizität als Flüssigkeit angesehen wurde, war ein therapeutischer Nutzen gedanklich nicht weit von der Humoralpathologie (Viersäftelehre) entfernt, also damals naheliegend.

Zum Einsatz kam so auch der Zitteraal. Statt sich aber diesen Fisch auf den Kopf zu binden, berührte ihn der Kopfschmerzgeplagte mit einer Hand während seine andere an seinem Kopf anlag. Dies berichten Peter J. Koehler und Christopher J. Boes in der August-Ausgabe der Zeitschrift Brain in einem Artikel über die Geschichte nicht-medikamentöser Behandlung von Kopfschmerzen insbesondere der Migräne [1]. Der Fisch konnte auch durch eine Leidener Flasche, dem Ur-Kondensator zur Speicherung elektrischer Ladung, ersetzt werden. Fliegende Funken versprachen Linderung des Kopfschmerzes.

Oder man begab sich gleich in eine stromdurchflossene Badewanne. (Bitte nicht zuhause nachmachen.)

Etwas sanfter sind da elektrisch betriebene Vibratoren mit deren verschiedenen Aufsätzen (unten im Bild links) Bereiche des Kopfs mechanisch gekitzelt werden können.

Weniger um die Elektronik als um den Messvorgang ansich geht es bei den moderneren Biofeedback-Methoden. Unten gezeigt ist ein Gerät aus den Jahr 1976 zur Fingertemperatur-Feedback-Methode gegen Migräne [2]. Eine über der Fingerspitze befestigte Elektrode misst die Hauttemperatur, dessen kleinste Änderungen dann über einen Kopfhörer in eine Klickrate übersetzt und so unmittelbar erfahrbar wird. Es obliegt nun dem Anwender zu lernen sich durch das gegebene sogenannte Biofeedback kontrolliert zu entspannen. Je entspannter man ist, desto höher die Temperatur im Finger und dies wird durch langsameres Klicken verkündet. Naht nun ein Migräneanfall, so die Idee, hat man zuvor gelernt, sich bewusst zu entspannen.

Die elektromagnetische Stimulation als Migräne-Therapie hat in diesem Jahr wieder Aufwind erhalten. Ich berichtete davon in meinem Beitrag „Magnetschlag auf den Hinterkopf„. Mit einem transkraniellen Magnetstimulator, dem Migräne-Zapper, sollen Migräneattacken weggezappt also beendet werden. Das geht so leicht wie ich mit der Fernbedienung ein unliebsames Programm abschalten kann, soll mir der Name suggerieren. Im Bild unten erklärt David W. Dodick einer Patientin das Gerät.

Die Frage, ob elektromagnetische Behandlungen therapeutisch zielführend eingesetzt werden können, ist also neu und sehr alt zugleich. Das neue Potential, welches ich trotz der vielen (historischen) Fehlschläge durchaus sehe, beruht für mich weniger in der alten Idee eine elektromagnetische Stimulation zu verwenden. Vielmehr müssen wir darüber nachdenken, wie ein erfolgreiches therapeutisches Stimulationsprotokoll aussieht.

Jeder Stimulator, der Zapper wie der mechanische Vibrator, braucht zunächst ein Stimulationsprotokoll, welches Frequenz, Amplitude, Modulationen, Ruhe- und Aktivphasen und weiteres mehr optimal festlegt. Dies wird Neuromodulation genannt und ich berichte hier davon. Noch völlig unerforscht sind Stimulatoren, die abhängig von physiologischen Messgrößen nach Bedarf stimulieren, also „closed-loop“ Stimulationsparadigma, ähnlich dem Biofeedback nur unter Umgehung der aufwendigen Lernphase.

Mich würde es nicht wundern, wenn wir bei der Erforschung dieser Fragen dann feststellen, dass es gar nicht auf die spezifische elektromagnetische Komponente ankommt, sondern nur auf die richtige Neuromodulation, die vielleicht ebenso mit Licht, Vibration oder akustisch umgesetzt werden kann. So wie im alten Ägypten nicht das Krokodil sondern der Druckverband Linderung verschaffte.

Nachtrag vom 30.12.2010.

In einer ersten, einfachen medizingeschichtlichen Korpusanalyse mittels dem Google Ngram Viewer stieß ich auf einen Anstieg der Worthäufigkeit von „Migräne“ und „Epilepsie“ um 1875. Diese Krankheiten werden typischerweise beide auch als Hirngewitter bezeichnet und der Anstieg könnte mit den hier beschrieben neuen therapeutischen Entwicklungen ab 1850 zusammenhängen.

Siehe: Migräne, Epilepsie und Schlaganfall im Google Ngram Viewer

Literatur

[1] P. J. Koehler and C. J. Boes, A history of non-drug treatment in headache, particularly migraine. Brain (2010) 133, 2489-2500.

[2] Jürgen-Peter Stössel, Biofeedback – Entspannung durch Selbstkontrolle. Bild der Wissenschaft, März 1976.

Markus A. Dahlem

Vita des Autoren Ich, Markus Dahlem, entwickle seit nunmehr fast 25 Jahren Computermodelle der Migräne. Mehr als mein halbes Leben und dass ganze berufliche habe ich einer Krankheit gewidmet unter der ich nicht leide. Besser so herum, oder? Von Hause aus bin ich Physiker und studierte in Aachen, Göttingen und Magdeburg sowie mathematische Biologie in Salt Lake City, U.S.A. Tätig war ich unter anderem am Max-Planck-Institut für Ernährungsphysiologie in Dortmund, im Department of Psychology, Stirling University, Großbritannien, an der Universitätsklinik für Neurologie der Otto-von-Guericke Universität, am Leibniz-Institut für Neurobiologie, beide in Magdeburg, als Gastdozent für Dynamische Krankheiten an der Technischen Universität Berlin und am Mathematical Biosciences Institute der Ohio State University, Columbus, U.S.A. Zurzeit forsche ich als Gast an der Humboldt Universität zu Berlin und am Massachusetts General Hospital, dem größten und ältesten Lehrkrankenhaus der Medizinischen Fakultät der Harvard University. Wenn ich mal in die Zukunft blicken darf, die Bedeutung bioelektronischer Arzneimittel – sogenannter Elektrozeutika – wird zunehmen, als Beispiel führe ich im neuen Lehrbuch der Migräne (Neurobiological Basis of Migraine, Dalkara und Moskowitz (Hrsg.), John Wiley & Sons Inc, Erscheinungsdatum voraussichtlich 25. Juli 2016.) den Vorteil von Computermodelle gegenüber Tiermodellen der Migräne an, da sie den Weg zu personalisierten Elektrozeutika öffnen. Mal schauen, ob es so kommt. Zusammen mit großartigen Kollegen und Freunden aus den Bereichen Mensch-Technik-Interaktion und Data Science habe ich das Berliner eHealth-Start-up NewsenseLab gegründet, das die Migräne-App M-sense entwickelt, die Betroffenen das Leben erleichtern wird und sei es nur bei der Kommunikation mit den behandelnden Arzt oder Ärztin. Mit über 50 eingeladenen internationalen Fachvorträge über Migräne, über 40 Fachpublikationen sowie mehreren Buchbeiträge bin ich auch ganz klassisch in der Wissenschaftskommunikation aktiv. Aber mit noch mehr Spaß schreibe ich seit 2009 diesen Wissenschaftsblog über Migräne aus der Forschungsperspektive von Gehirnstimulatoren zu mobilen Gesundheitsdiensten. Ich lebe in Berlin zusammen mit meiner Frau, meinem Sohn – und der lieben Schwiegermutter unter einem Dach. Ganz so eng ist es nicht, denn meine Frau arbeitet die Woche über in Zürich als Ärztin. Es kommt immer anders als man denkt.

7 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. funktionierte es?

    Warum sind die alten Methoden in Vergessenheit geraten – haben sie nicht funktioniert? Oder war die Sterberate zu hoch – ich denke da an die Badewanne..;-)

    Nein, ernsthaft manches Wissen gerät irgendwie „aus der Mode“ und wird Jahrzehnte später wieder entdeckt…

    Grüße

  2. Laienfrage zur MHD bei der MRI

    Bei der transkraniellen Magnetstimulation werden zeitlich schnell veränderliche Magnetfelder verwendet.

    Meine Frage ist nun, ob bei einem in der Zeit konstanten, aber starken Magnetfeld ein magnetohydrodynamischer Effekt auftreten kann.

    Das Blut ist auf Grund der gelösten Elektrolyte gut elektrisch leitfähig.

    Die Strömungsgeschwindigkeit in den Arterien ist relativ hoch.

    Die Gehirnzellen werden schon von relativ niedrigen Spannungen gereizt.

    Warum spürt man dann bei der Magnetresonanztomographie nichts von der magnetohydrodynamisch induzierten Spannung?

  3. 7-Tesla-Kernspintomograph

    Wenn sich ein Proband im stationären Magnetfeld des Kernspintomographen schnell bewegt (also zB schnell zum Scanner hinläuft) kann es schon zu seltsamen Wahrnehmungen kommen. Ich schreibe bewusst „Proband“, denn dieser Effekt ist bei Gräten, die klinischen Bereich eingesetzt werden (1.5-3 Tesla), nicht so stark.

    Als wir in Magdeburg 2002 europaweit den ersten
    7-Tesla-Kernspintomographen bekamen, waren alle gespannt, wie es sich anfühlt. Ich glaube mich zu erinnern, dass ein Kollege von einer metallischen Geschmackswahrnehmung auf der Zunge berichtete, als er man Gerät vorbei lief.

  4. Wissen wird wiederbelebt

    Alex, die Frage wäre was wir bereit sind als „Wissen“ anzuerkennen. Die alten Ägypter „wussten“ z.B., dass ein Lehm-Krokodil hilft.

    In diesem Zusammenhang will ich das Ende von Artikel [1] zitieren:

    „After a period of relative silence in the 20th century, electricity has recently gained interest again, with new insights into pathophysiology and targets as well as the availability of refined procedures (Goadsby et al., 2010). It is called neuromodulation and includes deep brain stimulation, occipital nerve stimulation and transcranial magnetic stimulation. However, the problem of suggestion, recognized by Möbius at the end of the 19th century, still plays a role and, although better understood today (Diederich and Goetz, 2008), is still not easy to deal with, e.g. with respect to occipital nerve stimulation, where placebo effects are still a matter of concern (Burns et al., 2007) and need to be overcome by sophisticated methodology.“

    Zusammengefasst: Placebo ist ein Problem bei solchen alten „Wissen“.

    Die Arbeit endet dann:

    „Present-day invasive treatments for headache should be considered against the background of the long list of procedures mentioned in this article, especially given that older theories such as the importance of sympathetic dysfunction in migraine (Peroutka, 2004) and electricity (Goadsby et al., 2010) with their inherent methodological problems are revived from time to time.“

    Das also „Wissen“ immer mal wiederbelebt wird (und nicht immer neu entsteht). Ich bin selbst gespannt, was aus dieser Forschungsrichtung wird. Es kann zumindest nicht schaden, die alten Klassiker der Elektrophysiologie, wie die Arbeiten von du Bois Reymond, zu kennen.

    Beim Wissen ums Krokodil und Zitteraal, denke ich, geht es mehr um nette Anekdoten.

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