Das Bild zeigt Mitglieder der Sektion Bewegungsstörungen und Neuromodulation. Das Foto ist auf der Treppe vor dem Eingang der Alten Nervenklinik am Campus Charité Mitte aufgenommen
Sektion Bewegungsstörungen und Neuromodulation

Bewegungsstörungen und Neuromodulation

Leiterin: Prof. Dr. Andrea Kühn
Oberarzt: PD Dr. Axel Lipp

In der Sektion Bewegungsstörungen und Neuromodulation an der Klinik der Charité erforschen wir die Zusammenhänge pathophysiologischer Veränderungen und klinischer Symptome bei Bewegungsstörungen. Ziel unserer Arbeit ist die Therapieverbesserung.

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Neurologische Bewegungsstörungen

Neurologische Bewegungsstörungen beinhalten unterschiedliche Krankheitsbilder, welche die Ausführung von willkürlichen Bewegungen sowie die Körperhaltung beeinträchtigen oder zu unwillkürlichen Bewegungen führen. Die häufigsten Krankheitsbilder umfassen Parkinsonsyndrome, Tremor und Dystonie. Weiterhin gehören dazu Dystonien, Myoklonien, Ticstörungen, Choreatische Bewegungsstörungen, Kleinhirnerkrankungen, die Wilson-Erkrankung und andere vererbbare Bewegungsstörungen.

All diesen Erkrankungen liegen pathologischen Veränderungen in den Basalganglien (das sind Areale, die unterhalb der Hirnrinde lokalisiert sind, also tief im Hirninnern) zugrunde. Durch die Störung der normalen Bewegungsabläufe sind diese Erkrankungen oft stigmatisierend für den Betroffenen. In den letzten Jahren wurden hochwirksame Therapien für die Behandlung von Bewegungsstörungen entwickelt: neben der L-DOPA-Therapie bei der Parkinsonerkrankung ist hier z.B. die tiefe Hirnstimulation (Hirnschrittmacher) zu erwähnen, die sich bei Bewegungsstörungen wie Morbus Parkinson und Dystonie in den letzten Jahren als besonders effektiv erwiesen hat. Trotz dieser Fortschritte besteht jedoch ein großer Forschungsbedarf, da eine Heilung von Bewegungsstörungen auch heute noch nicht möglich ist. In der Sektion Bewegungsstörungen und Neuromodulation an der Klinik der Charité befassen wir uns mit klinischen und experimentellen Fragestellungen zu diesen Erkrankungen.

Klinik

In der Ambulanz für Bewegungsstörungen (mit je einem Standort am Campus Charité Mitte (CCM) bzw. am Campus Virchow Klinikum (CVK)) werden ca. 1000 Patienten mit Parkinson-Syndromen und Dystonien jährlich behandelt. Routinemäßig kommen an beiden Standorten Injektionen mit den Botulinumtoxinen gegen Dystonien bzw. diverse Medikamente bei den Parkinson-Syndromen zur Anwendung. Studien, sowohl in nationaler als auch in internationaler Kooperation, zielen auf die Verbesserung der Behandlungsmöglichkeiten von Bewegungsstörungen und ermöglichen eine intensivere Patientenbetreuung. Ein klinischer Schwerpunkt am Campus Charité Mitte ist die Behandlung von Patienten mit Bewegungsstörungen (Parkinson, Tremor, Dystonien) mit der Tiefen Hirnstimulation (Terminvergabe für die Sprechstunde "Tiefe Hirnstimulation" über Frau Ahmad, Sekr. Prof. Kühn, Tel. 450 560 123). Am Campus Virchow Klinikum wird nach neuen Therapiemöglichkeiten bei sogenannten atypischen Parkinsonsyndromen geforscht. Eine Spezialsprechstunde für atypische Parkinsonsyndrome wird ebenfalls am CVK angeboten (Anmeldung unter Tel. 450 560 038). Darüber hinaus ist eine Sprechstunde für Botulinumtoxin-Behandlungen bei Dystonien sowohl am Campus Mitte (Anmeldung unter t: 450 560 560) als auch am Campus Virchow (Anmeldung unter t: 450 560 038) etabliert.

Wissenschaftliche Projekte

Trotz guter Behandlungsmöglichkeiten sind die neurophysiologischen Grundlagen von Bewegungsstörungen und insbesondere der Wirkmechanismus der tiefen Hirnstimulation bislang nicht gut verstanden. Unsere Arbeitsgruppe versucht in einem multidisziplinären und translationalen Ansatz, die zellulären und systemphysiologischen Mechanismen der tiefen Hirnstimulation sowie die funktionelle Bedeutung der Basalganglien für die Pathophysiologie von Bewegungsstörungen im Tierexperiment und am Menschen zu erforschen. Seit 2010 ist die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Klinische Forschergruppe 247 "Tiefe Hirnstimulation" an der Klinik für Neurologie der Charité unter Leitung von Frau Prof. Andrea Kühn etabliert. Ziel unserer Forschung ist es, die Therapie von Bewegungsstörungen mit der Tiefen Hirnstimulation weiter zu verbessern und neue Therapieansätze zu entwickeln.

Klinisch-neurophysiologische Studien (Junior PI: Julian Neumann)

1) Tiefenableitungen am Patienten (deep brain recordings)

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Bedeutung oszillatorischer Basalganglienaktivität, welche intra- und perioperativ über die THS-Elektroden bei Patienten mit Bewegungsstörungen aufgezeichnet werden kann. Ziel unserer Arbeit ist die Therapieoptimierung der Tiefen Hirnstimulation, z.B. durch adaptive closed-loop Stimulation. Hierfür erforschen wir krankheitsspezifische Aktivitätsmuster und untersuchen die Modulation dieser Aktivität durch die Therapie. Durch motorische und kognitive Experimente erarbeiten wir die differentielle Verknüpfung der Basalganglien in motorischen und nicht-motorischen Schleifen. Durch die parallele Aufzeichnung von 125 Kanal Magnetoenzephalographie oder 64 Kanal Elektroenzephalographie bietet sich die einzigartige Möglichkeit, kortiko-subkortikale Konnektivität in der Kortex-Basalganglienschleife zu charakterisieren. Wir gehen davon aus, dass die Modulation krankheitsspezifischer Netzwerkaktivität einer der Wirkmechanismen der THS ist und somit als Schlüssel zu einer besseren Therapie mittels adaptiver Neuromodulation dienen kann.
 

2) Nicht-invasive Stimulation

Bei nicht-invasiven Stimulationstechniken wie der Transkraniellen Magnetstimulation (TMS) oder der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) wird die kortikale Aktivität durch Magnetpulse oder elektrische Felder moduliert, wodurch spezifische Funktionen wie Plastizität und Inhibition untersucht werden können. Hierdurch sollen einerseits krankheitsspezifische Veränderungen dieser Funktionen bei verschiedenen Bewegungsstörungen charakterisiert werden und ein besseres Verständnis der Pathophysiologie ermöglichen. Ebenso können die Auswirkungen der Tiefen Hirnstimulation auf diese Funktionen untersucht werden. Durch Kombination aktivierender und hemmender Stimulationstechniken soll außerdem differentiell die Kortex-Basalganglien-Interaktion moduliert und hinsichtlich möglicher therapeutisch verwendbarer Effekte untersucht werden.
 

3) Sensorbasierte Bewegungsanalyse

Um Therapieeffekte unabhängig vom Untersucher und in höchstmöglicher Auflösung darzustellen, nutzen wir verschiedene Sensorsysteme zur quantitativen Erfassung der Motorik bei Bewegungsstörungen. Damit gelingt es uns subtile, aber für den Patienten relevante Effekte sowie unerwünschte Nebenwirkungen der Tiefen Hirnstimulation abzubilden, zu quantifizieren und die Therapie entsprechend zu optimieren. Durch die Vielzahl von Bewegungsparametern, die sich untersuchen lassen und die Kombination mit Bildgebung, Elektrodenlokalisation und der Bestimmung der anatomischen Strukturen, die durch die Tiefe Hirnstimulation jeweils erreicht werden, erarbeiten wir uns ein besseres Verständnis der Basalganglienfunktion, woraus eine gezieltere Anwendung der THS für bislang schwer therapierbare Symptome folgen kann.

 

Bildgebende Studien (Junior PI: Andreas Horn)

In unserer Arbeitsgruppe wird seit 2008 ein Verfahren zur präzisen Elektrodenlokalisation nach THS Operation entwickelt. Aus diesem Forschungszweig ist eine frei verfügbare Forschungs-Software entstanden, die weltweit eingesetzt wird und eine realistische Darstellung der THS-Elektroden im Gehirn von Patienten erlaubt, welche z.B. an Bewegungsstörungen leiden (www.lead-dbs.org). Darauf aufbauend konnten wir in zahlreichen Studien zeigen, welche Effekte eine Stimulation räumlich begrenzter anatomischer Strukturen auf die klinischen Symptome oder abgeleiteten lokalen Feldpotentiale (s.o.) haben kann. Die Software-Toolbox wurde 2013 mit dem Max-Rubner-Preis der Stiftung Charité ausgezeichnet und das Preisgeld dafür genutzt, die Toolbox erfolgreich als Medizinprodukt Klasse 1 zu zertifizieren.

 

Tierexperimentelle Studien (Junior PI: Christoph van Riesen)

In unseren translational ausgerichteten  tierexperimentellen Studien versuchen wir  komplementär zu den Untersuchungen am Menschen die Pathophysiologie des idiopathischen Parkinsonsyndroms besser zu verstehen und den Wirkmechanismus der Tiefen Hirnstimulation zu erforschen. In unseren Experimenten kombinieren wir in vivo-Elektrophysiologie mit Tiefer Hirnstimulation, Verhaltensuntersuchungen und Histologie, um maladaptive Netzwerkmechanismen der Kortex-Basalganglienschleife zu erforschen. Über eine zusätzliche pharmakologische Manipulation mit klinisch etablierten und präklinischen experimentellen Wirkstoffen können wir pathophysiologische Zusammenhänge studieren und so Rückschlüsse auf die komplexe Krankheitszusammenhänge bei Patienten ziehen. Ein besonderer Fokus unserer tierexperimentellen Studien sind die Entwicklung neuer Muster der Tiefen Hirnstimulation, die in Zukunft die Therapie bei Patienten weiter verbessern soll. 

Kooperationen

Prof. Dr. Peter Brown, Deparment of Clinical Neurology, Radcliff Infirmary, University of Oxford, UK
Prof. Dr. Joachim Krauss, Klinik für Neurochirurgie, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover
Dr. Vladimir Litvak, The Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, UCL Institute of Neurology, London, UK
Dr. Tilmann Sander-Thömmes, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Berlin
Prof. Dr. Christine Klein, Institut für Neurogenetik, UKSH Lübeck
Prof. Dr. Michael Fox, Laboratory for Brain Network Imaging and Modulation, Harvard Medical School, USA

Leitung

Prof. Dr. med. Andrea Kühn

Leiterin der Sektion Bewegungsstörungen und Neuromodulation am Campus Charité Mitte und Campus Virchow-Klinikum

Sekretariat

Sylvia Böhmer

Sekretariat Prof. Dr. med. Andrea Kühn / Klinische Forschergruppe "Tiefe Hirnstimulation"

Doktoranden

  • Moaz al Ajia
  • Maximilian Beck
  • Alexandra Diepold
  • Christopher Güttler
  • Johanna Kühn
  • Katharina Lauritsch
  • Ana Luísa Marcelino
  • Huong Nguyen
  • Philip Plettig
  • Eva Röck
  • Franziska Staub-Bartelt
  • Leon Steiner
  • Sandra Völzmann