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Was sind die wissenschaftlichen Grundlagen der visuellen Restitution

Unsere innovativen Therapien für die visuelle Restitution (Wiederherstellung der Sehkraft) können das Sehen auch viele Jahre nach der Schädigung verbessern, weil fast alle Patienten ein gewisses „Restsehvermögen“ haben. Da das Gehirn die verringerten Signale vom Auge verstärken kann, behandeln wir das Gehirn mit Wechselstrom-Impulsen, um die Funktionsfähigkeit dieser „Verstärkerleistung“ zu stärken. So kann das Sehrestvermögen aktiviert werden. Wenn Sie dies ausführlicher nachlesen wollen, lesen Sie bitte folgenden Beitrag aus den Ophthalmologischen Nachrichten:

Sabel, B.A. (2015) Sind Gesichtsfeld-Defekte doch reversibel? – Wechselstrom zur Re-Synchronisation von Hirnnetzwerken verbessert Gesichtsfeld-Defekte: update nach 110 Jahren. Ophthalmologische Nachrichten 7, 14-15.

Antworten auf wichtige Fragen:

Die Elektrostimulation mit Wechselstrom ist eine nicht-invasive Methode zur Stimulation von Gehirnfunktionen. Dabei kommen kaum spürbare Impulse mit sehr schwachem Strom zum Einsatz. Diese Therapie kann bei Patienten angewandt werden, deren Sehverlust auf eine Schädigung von Netzhaut, Sehnerv oder Gehirn zurückgeht. Auslöser können unter anderem Erkrankungen wie ein Glaukom, altersbedingte Makuladegeneration oder Amblyopie sein. Schädigungen des Gehirns können zudem von einem Schlaganfall oder Hirntrauma verursacht werden.
Die verschiedenen Hirnareale kommunizieren über sehr schwache elektrische Impulse (so genannte „Aktionspotenziale“) miteinander. Wenn zwei Gehirnareale oft miteinander kommunizieren, verstärkt sich deren Verbindung. Ist dies hingegen selten der Fall, wird die Verbindung schwächer oder geht verloren. Dieses Prinzip, nach dem nicht genutzte Verbindungen verschwinden, gilt für jede Art von Schädigung, unabhängig davon, wo sie auftritt: in der Netzhaut, im Sehnerv oder tief im Gehirn.
Genau wie trainierte Muskeln stärker werden, kann auch die Verbindung zwischen dem Auge und den für das Sehen zuständigen Gehirnarealen (etwa dem visuellen Cortex) durch häufige Nutzung gefestigt werden. Während beim Sehtraining kleine Lichtstimuli zum Einsatz kommen, die winzige Bereiche der Netzhaut aktivieren, werden bei der Elektrostimulation mit Wechselstrom von einem Stimulationsgerät elektrische Impulse ausgesandt und durch verschiedene Elektroden geleitet, die auf der Stirn in der Nähe der Augen angebracht sind. Diese Stromreize veranlassen die Nervenfasern und neuronalen Netzwerke, öfter zu feuern, was die Konnektivität der „Datenautobahn“ zwischen Auge und Gehirn erhöht. Vor allem dann, wenn alle Zellen gleichzeitig und synchron feuern, was der von uns eingesetzte Wechselstrom bewirkt, wird die Verbindung dauerhaft gestärkt. Im Ergebnis reagieren diejenigen Hirnareale, die wegen der partiellen Blindheit weniger sensibel für die eingehenden Stromreize waren, nach der Elektrostimulation wieder stärker. Damit sprechen sie auch besser auf die natürlichen elektrischen Signale an, die von der Netzuhaut im Auge an das Gehirn gesandt werden.
Bei teilweise erblindeten Patienten kann das Gehirn die visuellen Informationen nicht adäquat verarbeiten oder erhält vom Auge zu wenige Informationen. Dadurch entstehen die so genannten „Gesichtsfelddefekte“. Bei der Behandlung wird die Empfindlichkeit dieser teilweise geschädigten Bereiche erhöht, und die verbleibenden Gehirnzellen werden wieder aktiver. Dadurch vergrößert sich das Gesichtsfeld, und die Reaktionszeiten verkürzen sich.
Sehen ist ohne Informationen von der Netzhaut nicht möglich. Doch erst die Aktivität der kortikalen Netzwerke im Gehirn, die die von der Netzhaut eintreffenden Informationen analysieren, ermöglicht die bewusste Erfahrung des Sehens. Die Elektrostimulation mit Wechselstrom zielt auf genau diese Netzwerke im Gehirn ab und verändert die Verbindungen zwischen verschiedenen Hirnarealen. Durch diese Veränderungen verbessert sich dann die Sehkraft.

 

Die zentrale Strategie unserer Therapien besteht darin, die verbleibende Sehkraft in Bereichen mit Restsehvermögen zu aktivieren. Solche Bereiche befinden sich an den Rändern oder im Inneren der Skotome oder auch mitten im blinden Bereich. Bereiche mit Restsehvermögen lassen sich mit den üblichen Gesichtsfelduntersuchungen (etwa mit der Humphrey-Perimetrie) leicht erkennen.
Die Abbildung zeigt das Gesichtsfeld von beiden Augen unseres Patienten, der an einem Glaukom leidet. Die Gesichtsfelder wurden vor und nach der Therapie vermessen.

In den weißen Bereichen verfügt der Patient über volles Sehvermögen, in den schwarzen Bereichen ist er blind, und die grauen Bereiche zeigen eine eingeschränkte Sehkraft mit „relativer“ Schädigung an, in denen die Sehkraft weder vollständig verloren noch normal ist. Das sind die Bereiche mit Restsehvermögen. In der Regel befinden sich solche Bereiche an den Rändern der blinden Flächen. Hier sind die Nervenzellen weder vollständig geschädigt noch intakt, aber manche Zellen leben noch. Das sind die Bereiche, die für die Behandlung in Frage kommen, denn diese partiell geschädigten Bereiche lassen sich in Ihrer Funktion stärken.

Die Abbildung ist ein Beispiel für eine solche Verbesserung. Beim linken Auge ist im unteren linken und rechten Quadranten eine deutliche Ausweitung des Gesichtsfelds zu erkennen, und auch im oberen rechten Quadranten und in der Mitte kam es zu gewissen Verbesserungen. Nach der Behandlung konnte der Patient also wesentlich mehr Lichtpunkte erkennen als vorher. Außerdem berichtete der Patient über eine verbesserte Lesefähigkeit, eine weniger verschwommene Sicht und eine bessere Sehschärfe des linken Auges. Diese Beobachtungen lassen sich durch die Verbesserung in der Mitte des Gesichtsfelds erklären. Ein Video über die Behandlung von Joe Lovett steht auf  YouTube bereit.

Meist sind die visuellen Strukturen nicht vollständig zerstört. Vielmehr überleben oft einige Teile, wie etwa die beschriebenen Bereiche mit Restsehvermögen an den Rändern der Skotome. Doch es gibt noch weitere Bereiche, in denen die Möglichkeit einer visuellen Restitution besteht:

  • „Inseln“ mit Restsehvermögen innerhalb des blinden Bereichs
  • Alternative visuelle Signalwege, die nicht von der Schädigung betroffen sind

Durch Lichtwahrnehmungen, die anders als durch Licht erzeugt werden, (so genannte „Phosphene“) hatte die nicht-invasive Elektrostimulation auch Auswirkungen auf die oben genannten Bereiche. Phosphene lösen Gehirnaktivität aus (die Wirkung ähnelt der eines Herzschrittmachers) und verursachen damit eine veränderte Erregbarkeit im visuellen Cortex und in anderen Hirnstrukturen. Diese veränderte Empfindlichkeit verbessert die Sehfunktion und kann die therapeutische Wirkung der Behandlung erklären.

Die nachfolgende Abbildung zeigt Gesichtsfeldmessungen bei einem Patienten mit geschädigtem Sehnerv. Der Patient ist auf einem Auge fast vollständig blind; im unteren linken Quadranten ist ein geringes Restsehvermögen vorhanden. Nach der Behandlung mit nicht-invasiver Elektrostimulation des Gehirns lassen sich im unteren linken Quadranten deutliche Verbesserungen erkennen, die von den Bereichen mit Restsehvermögen ausgingen.

Die Therapie mit nicht-invasiver Elektrostimulation beruht auf der von Prof. Dr. Bernhard Sabel und seinem Team aufgestellten Theorie über die Aktivierung des Restsehvermögens. Weitere Informationen zur nicht-invasiven Elektrostimulation und zur Theorie über die Aktivierung des Restsehvermögens finden Sie im Artikel „Vision restoration after brain damage: The ‚Residual Vision Activation Theory“, der 2011 in „Progress in Brain Research“ veröffentlicht wurde.

Weitere wissenschaftliche Artikel zum Thema der nicht-invasiven Elektrostimulation finden sich auf der Seite Publikationen.