Die Elektrokrampftherapie hat ein PR-Problem. Die Behandlung, bei der elektrische Ströme durch das Gehirn geschickt werden, um einen kurzen Anfall auszulösen, hat barbarische, unmenschliche Konnotationen – im Film wurde sie beispielsweise als sadistische Bestrafung dargestellt Einer flog über das Kuckucksnest. Aber für Patienten mit Depressionen, die sich mit Medikamenten nicht bessern, kann die Elektrokrampftherapie (ECT) sehr effektiv sein.

Studien haben ergeben, dass etwa 50 bis 70 % der Patienten an einer schweren depressiven Störung leiden sehen, wie sich ihre Symptome bessern nach einem ECT-Kurs. Im Vergleich dazu zielen Medikamente darauf ab, die Gehirnchemie zu verändern helfen nur 10% bis 40% von Depressionspatienten.

Selbst nach jahrzehntelanger Anwendung wissen Wissenschaftler immer noch nicht, wie die EKT die zugrunde liegende Biologie des Gehirns verändert. Bradley Voytek, ein Neurowissenschaftler an der University of California in San Diego, sagte, ein Psychiater habe ihm einmal gesagt, dass die Therapie „das Gehirn neu startet“ – eine Erklärung, die er „wirklich unbefriedigend“ fand.

Kürzlich haben Voytek und seine Mitarbeiter ihre Forschungen zu den elektrischen Mustern des Gehirns mit Patientendaten kombiniert, um herauszufinden, warum das Auslösen von Anfällen antidepressive Wirkungen hat. In zwei im vergangenen Herbst veröffentlichten Studien beobachteten die Forscher, dass die EKT und eine damit verbundene Anfallstherapie die Anfallshäufigkeit steigerten unstrukturiertes Hintergrundgeräusch versteckt sich hinter klar definierten Gehirnwellen. Neurowissenschaftler nennen dieses Hintergrundgeräusch „aperiodische Aktivität“.

Die Autoren vermuteten, dass induzierte Anfälle dazu beitragen könnten, das Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung im Gehirn wiederherzustellen, was insgesamt eine antidepressive Wirkung haben könnte.

„Jedes Mal, wenn ich mit jemandem über diese Arbeit spreche, der nicht in diesem Bereich tätig ist, fragt er sich: ‚Machen sie das immer noch?‘“ Sie verwenden immer noch Elektroschocks? „Ich dachte, das wäre nur in Horrorfilmen“, sagte er Sydney Smith, ein Doktorand der Neurowissenschaften in Voyteks Labor und Erstautor der neuen Studien. „Der Umgang mit dem damit verbundenen Stigma ist zu einer noch größeren Motivation geworden, herauszufinden, wie es funktioniert.“

Vor etwa acht Jahren tat sich Voytek mit dem Psychiater zusammen Maryam Soltani, ebenfalls an der University of California, San Diego, und ihre Kollegen, die Elektroenzephalogrammdaten von Patienten sammelten, die sich wegen einer diagnostizierten schweren depressiven Störung einer EKT unterzogen. Die Forscher befestigten Elektroden an der Vorderseite der Köpfe der Patienten, um die elektrische Leistung des Gehirns vor und nach der EKT-Behandlung zu messen.

Jahrzehntelange Elektroenzephalogramm-Studien haben gezeigt, dass die elektrische Leistung eines gesunden Gehirns Muster sich wiederholender Schwingungen oder Gehirnwellen erzeugt. Alphawellen mit Frequenzen von 8 bis 12 Hertz treten beispielsweise häufig bei tiefer Entspannung oder im Schlaf auf. Frühere Untersuchungen, die Alphawellen mit Depressionen in Verbindung brachten, führten Soltani und Voytek zunächst zu der Hypothese, dass EKT Alphawellen beeinflusst. Wenn dies zutrifft, würde dies auch erklären, warum EKT dazu neigt bestimmte Frequenzen verlangsamen in der Elektroenzephalogramm-Ausgabe.

Eine vorläufige Analyse der ersten beiden Patienten ergab jedoch etwas anderes: einen deutlichen Anstieg der aperiodischen Aktivität oder des „Hintergrundrauschens“, das vom Gehirn ausgeht.

Dieses Hintergrundgeräusch war in den letzten Jahren ein heißes Thema für Voyteks Labor. Anstatt sich auf geordnete Gehirnwellen wie Alphawellen zu konzentrieren, die bei bekannten Frequenzen auftreten, untersucht Voytek den ungeordneten Flaum dazwischen. Obwohl aperiodische Aktivität auf einem Elektroenzephalogramm kein offensichtliches Muster erzeugt, hat seine Gruppe dies getan Statistiktools entwickelt die die zugrunde liegende Struktur offenbaren. Es ist diese aperiodische Struktur, die die Forscher in Soltanis ECT-Patientendaten beobachteten.

In einem Erststudium von neun Patienten, veröffentlicht im November 2023 in Translationspsychiatrie, berichteten die Forscher, dass die aperiodische Aktivität nach der EKT zunahm. Dann in eine Begleitstudie, Die Neurowissenschaftler befassten sich mit größeren Datensätzen, die zuvor gesammelt wurden 22 Patienten Empfang von ECT und 23 Patienten Sie erhalten eine magnetische Anfallstherapie, bei der Magnetfelder statt elektrischer Ströme zur Auslösung von Anfällen eingesetzt werden. Diese Analysen ergaben auch, dass die aperiodische Aktivität nach den Therapien tendenziell zunahm.

Es wird angenommen, dass aperiodische Aktivität mit dem Gleichgewicht von Erregung und Hemmung im Gehirn zusammenhängt. Wenn ein Neuron ein Signal von einem anderen Neuron empfängt, wird es entweder erregt oder gehemmt – das heißt, es ist mehr oder weniger wahrscheinlich, dass es feuert. Im Jahr 2017 veröffentlichten Voytek und Mitarbeiter eine Studie in der Zeitschrift NeuroImage, was darauf hindeutet, dass aperiodische Aktivität hemmende Prozesse widerspiegelt.

Der Zusammenhang zwischen aperiodischer Aktivität und Hemmung erfordert weitere Untersuchungen. Als die Forscher diese Erkenntnisse jedoch mit ihrer neuen klinischen Forschung kombinierten, postulierten sie, dass die Anfallstherapien einige Gruppen von Neuronen hemmen könnten und dass sich die Hemmung als Anstieg der aperiodischen Aktivität im Elektroenzephalogramm zeigen könnte.

Die Autoren spekulierten, dass die hemmende Wirkung der EKT mit einer Verringerung der Depressionssymptome verbunden sein könnte. „ECT könnte depressive Symptome lindern, indem es ein gesundes Maß an Hemmung im Frontalkortex wiederherstellt“, schrieben Smith und Kollegen in ihrer ersten ECT-Studie vom November 2023.

Das Forschungsteam hat diese Experimente nicht konzipiert, um einen Zusammenhang zwischen aperiodischer Aktivität und Depression aufzuzeigen. Es sei möglich, dass der Zusammenhang bestehe, aber „das zu beweisen, ist ein ganz anderes Spiel“, sagte er K. Ranga Rama Krishnan, leitender Berater des CEO des Rush University System for Health in Chicago. Krishnan, der mehrere Jahrzehnte damit verbrachte, ein Programm zu beaufsichtigen, das ECT an der Duke University umfasste, war an den Studien nicht beteiligt.

Um dies endgültig zu beweisen, müssten die Forscher eine viel größere Patientenpopulation untersuchen, sagte Krishnan, und ein bewusstes experimentelles Design durchführen. Dennoch seien diese Papiere „ein Schritt in die richtige Richtung“, sagte er.

Eine weitere wichtige Erkenntnis sei, dass die elektrischen und magnetischen Versionen der Therapien ähnliche Verschiebungen in der aperiodischen Aktivität erzeugten, sagte er Sarah Lisanby, Direktor der Abteilung für nichtinvasive Neuromodulation am National Institute of Mental Health, der nicht an der Forschung beteiligt war. Das deutet darauf hin, dass es nicht die elektrischen Felder bei der EKT sind, die die Symptome einer Depression lindern, sondern der ausgelöste Anfall, sagte sie.

Lisanbys neuere Forschungen zeigt, dass die magnetische Anfallstherapie genauso wirksam ist wie die EKT und weniger und weniger schwerwiegende Nebenwirkungen hat. Während die ECT in klinischen Umgebungen allgemein verfügbar ist, wurde die magnetische Anfallstherapie nicht von der Food and Drug Administration zugelassen und ist nur im Rahmen von Forschungsstudien verfügbar.

Smith und Voytek gehen davon aus, dass die aperiodische Aktivität, wenn ihre Ergebnisse in zukünftigen Studien Bestand haben, zu einer Messgröße werden könnte, die Ärzten eines Tages dabei hilft, vorherzusagen, welche Patienten am meisten von diesen Behandlungen profitieren würden. Während die ECT in ihrer groben Übertragung auf das Gehirn derzeit „wie ein Vorschlaghammer“ sei, könnte die Untersuchung ihrer Mechanismen schließlich zu einer präziseren, weniger stressigen und komfortableren Version davon führen, sagte Voytek.

Über klinische Anwendungen hinaus kann diese Forschungsrichtung Patienten helfen zu verstehen, was während der EKT im Gehirn passiert und warum sie davon profitieren könnten. „Zumindest ein Teil dieses Gesprächs über die Risiken und Vorteile dieser Behandlung kann wie folgt lauten: ‚Und das versuchen wir in Ihrem Gehirn zu ändern‘“, sagte Smith.

Für einen Patienten, fügte sie hinzu, wäre eine solche Erklärung besser, als die Behandlung mit „einem Reset-Knopf“ zu vergleichen.