Neue Studie über die positiven Effekte der TPS auf die Hirnfunktion bei Alzheimer-Mausmodellen

Erstmals haben Forscherinnen und Forscher eine umfassende tierexperimentelle Studie an gesunden und transgenen Mäusen mit Alzheimer-Demenz durchgeführt, um die Wirkung der Transkraniellen Pulsstimulation (TPS) zu untersuchen. Die von der ETH Zürich und der Universität Zürich gemeinsam durchgeführte Studie untersuchte die Auswirkungen der TPS auf die Hirnstruktur und die Hirndurchblutung. Demnach verbessert die TPS nicht nur die Mikrozirkulation im Gehirn, sondern gewährleistet auch ein hohes Mass an Sicherheit, indem sie die Integrität der Blut-Hirn-Schranke (BHS) auch bei höheren Energiestufen aufrechterhält.

Was genau versteht man unter Transkranieller Pulsstimulation (TPS)?
Die TPS ist ein nicht-invasives Hirnstimulationsverfahren, bei dem sehr kurze Schallimpulse eingesetzt werden, um mechanische Effekte in bestimmten Hirnregionen zu erzielen. Im Gegensatz zu Verfahren, bei denen kontinuierliche Ultraschallwellen abgegeben werden, erzeugen diese kurzen Impulse keine Wärme, was die TPS zu einer sicheren Behandlungsoption macht.

Präklinische Studien an Ratten haben die Sicherheit von TPS gezeigt. Darüber hinaus haben klinische Studien Verbesserungen der kognitiven Leistungsfähigkeit und der Depressionssymptome gezeigt. Es ist jedoch wichtig, besser zu verstehen, wie die TPS die Hirnaktivität und den Blutfluss beeinflusst, um ihre therapeutische Anwendung bei Patienten zu optimieren.

Welches sind die wichtigsten Ergebnisse der Studie?
Verbesserte Durchblutung im Gehirn 
Die Forschungsgruppe konnte eine signifikante Zunahme des Blutvolumens im mikrovaskulären Netzwerk des Gehirns nach der TPS-Behandlung feststellen. Sie überwachten die Hirndurchblutung während und nach den TPS-Sitzungen mit Hilfe von optoakustischer Echtzeit-Bildgebung und konnten eine konsistente Verbesserung der Durchblutung sowohl bei gesunden als auch bei an Alzheimer erkrankten Mäusen beobachten.

Sicherheit bei höheren Energiestufen
Eine wichtige Frage in der TPS-Forschung ist, ob höhere Energiestufen - insbesondere durch eine Störung der Blut-Hirn-Schranke - zu einer Schädigung des Gehirns führen können. Um diese Frage zu beantworten, wurden in der Studie fünfmal höhere Energiedichten im Gehirn angewendet als beim Menschen. Um die Integrität der Blut-Hirn-Schranke zu bestätigen, wurden verschiedene Methoden angewandt, einschließlich kontrastmittelverstärkter MRT und histologischer Färbung, wobei keine Anzeichen von Leckagen oder Schädigungen der Blut-Hirn-Schranke festgestellt wurden.

Unterschiedliche Stimulationsanforderungen im Alzheimer-Mausmodell
Die Studie zeigte, dass die TPS zwar die Durchblutung sowohl bei gesunden als auch bei Alzheimer-Mäusen verbesserte, dass aber bei Alzheimer-Mäusen höhere Energiestufen erforderlich waren, um vergleichbare Effekte zu erzielen. Dies deutet darauf hin, dass die pathologischen Veränderungen in den Blutgefäßen, die durch die Alzheimer-Demenz verursacht werden, deren Reaktion auf die Stimulation verringern. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass zukünftige klinische Anwendungen der TPS möglicherweise individualisiert werden müssen, indem die Energiestufen an den zerebrovaskulären Zustand des jeweiligen Patienten angepasst werden.

Wie geht es nun weiter?
Diese Veröffentlichung ist der Beginn einer Reihe von Studien, die von der Forschungsgruppe geplant sind. Diese Studien werden sich auf die Langzeitwirkungen der TPS bei gesunden und Alzheimer-Mäusen konzentrieren, einschließlich ihrer Auswirkungen auf die neuronale Aktivität und das kognitive Verhalten. Die derzeit vorliegenden Ergebnisse ebnen den Weg für ein besseres Verständnis und eine Optimierung der klinischen Anwendung von TPS bei Patienten mit Alzheimer-Demenz.

Karakatsani ME, Nozdriukhin D, Tiemann S, Yoshihara HAI, Storz R, Belau M, u. a. Multimodal imaging of murine cerebrovascular dynamics induced by transcranial pulse stimulation. Alzheimers Dement. Februar 2025;21(2):e14511.