Entwicklung eines neuartigen Hirnschrittmachers mit Methoden der statistischen Physik und nichtlinearen Mathematik

(v.l.n.r.) Prof. Dr. med. Volker Sturm, Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass (Sprecher)
Prof. Dr. med. Volker Sturm

Forschungszentrum Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft Universität zu Köln

Viele Menschen, die an der Parkinson-Krankheit leiden, werden mit einem Hirnschrittmacher therapiert - eine große Hilfe für die Patienten. Doch oft hat die Behandlung Nebenwirkungen. Lassen sie sich vermeiden?

Dass das geht, konnten Peter A. Tass und Volker Sturm zeigen, die eine neue Technologie für Hirnschrittmacher entwickelt haben. Peter A. Tass ist Professor für Therapeutische Neurophysiologie an der Universität zu Köln und koordinierender Direktor des Virtuellen Instituts für Neuromodulation am Forschungszentrum Jülich. Volker Sturm ist Lehrstuhlinhaber und Direktor an der Klinik für Stereotaxie und Funktionelle Neurochirurgie an der Universität zu Köln.

Nervenzellen feuern im Takt

In Deutschland leiden rund 400.000 Menschen an der Parkinson-Krankheit. Ausgelöst wird sie durch eine Fehlfunktion der Nervenzellen in bestimmten Bereichen des Gehirns: Statt, wie bei einem gesunden Menschen, nahezu regellos zu feuern, senden die Neuronen bei Morbus Parkinson mit voller Kraft und gleichzeitig Signale aus - sie sind krankhaft synchron aktiv.

Viele Parkinson-Patienten mit schweren Bewegungsstörungen, die sich mit Medikamenten nicht behandeln lassen, werden mit Hirnschrittmachern therapiert. Dazu implantiert man ihnen Elektroden in die betroffenen Hirnregionen. Elektrische Reize, die der Schrittmacher permanent abgibt, unterdrücken die Aktivität der Neuronen, was die Krankheitsmerkmale meist weitgehend verschwinden lässt. Doch bei etlichen Patienten ruft die Therapie, die auch die normalen Funktionen des stimulierten Hirnbereichs lahm legt, Nebenwirkungen hervor. Andere Patienten sprechen nicht auf die Behandlung an.

Sanfte Reize beruhigen die Neuronen

Anders funktioniert der neuartige Hirnschrittmacher, den Tass und Sturm entwickelt haben: Er schaltet - immer dann, wenn die Hirnzellen beginnen, synchron zu feuern - nur diese Impulse aus, indem er die überaktiven Nervenzellen außer Takt bringt. Statt das Feuern einfach zu unterbinden, werden die Nervenzellen durch milde und gezielte Reize wieder zu einem gesunden Verhalten veranlasst. Das ermöglicht eine wirkungsvolle Therapie ohne Nebenwirkungen. Für das Verfahren haben die beiden Forscher die befallenen Nervennetzwerke und ihre krankhafte Dynamik in Modellen nachgebildet und daraus mit mathematischen und statistischen Methoden die schonende Stimulationstechnik entwickelt.

Die gezielten Reize des neuen Hirnschrittmachers bewirken einen Umbau von Nervennetzwerken - und dadurch eine langfristige Linderung der Krankheit. Das Verfahren eröffnet neue Behandlungsmöglichkeiten auch bei Bewegungs- und Funktionsstörungen nach einem Schlaganfall, Epilepsien sowie bei psychiatrischen Krankheiten. Tass und Sturm wollen den Schrittmacher nun in einem gemeinsam gegründeten Unternehmen fit für den klinischen Einsatz machen.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.

Das Projekt "Entwicklung eines neuartigen Hirnschrittmachers mit Methoden der statistischen Physik und nichtlinearen Mathematik" wurde von der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren vorgeschlagen.

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Entwicklung eines neuartigen Hirnschrittmachers mit Methoden der statistischen Physik und nichtlinearen Mathematik
Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Prof. Dr. med. Volker Sturm

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Fragen an die Nominierten
Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Prof. Dr. med. Volker Sturm

Ihr Projekt bewegt sich im Bereich der Medizin, der Mathematik und Physik und ist für den Laien nicht einfach zu verstehen. Lassen Sie uns zunächst bei der Medizin bleiben. Sie haben eine neue Therapie für Bewegungsstörungen gefunden, die z. B. bei Parkinson vorkommen. Was sind das für Bewegungsstörungen, und wie wurden sie bisher behandelt?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Es handelt sich bei dieser Therapieform um die Implantation von Hirnschrittmachern. Dieses Verfahren gibt es schon lange. Man begann damit in den 70er-Jahren und ich habe 1979 die ersten Schrittmacher zur Behandlung schwerster Schmerzsymptome implantiert. Allerdings geschah das damals noch unter abenteuerlich schlechten Voraussetzungen, was auch dazu geführt hat, dass dieses Verfahren den Durchbruch über viele Jahre nicht geschafft hat.
Dann wurde das Thema Anfang der 90er-Jahre wieder aufgenommen und bei der Parkinson-Krankheit eingesetzt, inzwischen auch bei schwersten Bewegungsstörungen anderer Art, z. B bei Dystonien. Hiervon sind meist jüngere Menschen betroffen, auch Kinder, die im Rollstuhl sitzen und völlig verkrümmt sind. Hier kann man den Hirnschrittmacher sehr gut einsetzen. Weiterhin bei ganz bestimmten, schwersten Formen von Zittern, z. B. bei Multipler Sklerose, sowie bei erblichen Tremorformen – diese Patienten können nicht mehr schreiben, keine Tasse mehr halten, können sich die Zähne nicht mehr putzen. Das sind zurzeit die wichtigsten Indikationen. Die größten Erfahrungen liegen bei der Parkinsonschen Krankheit vor, inzwischen seit 13 Jahren.

Die Hirnstimulation bei Morbus Parkinson wurde vor 13 Jahren von einem französischen Neurochirurgen in Grenoble initiiert, der die Ergebnisse tierexperimenteller Studien auf die Situation bei Parkinson-Kranken übertragen hat. Das Revolutionäre bei diesen Tierexperimenten war, dass bislang geltende vermeintlich unumstößliche Erkenntnisse der Wissenschaft sich schlicht als falsch erwiesen. Früher hatte man geglaubt, dass die Ursache der Steifheit und der nahezu vollständigen Bewegungsunfähigkeit in fortgeschrittenen Stadien der Parkinson-Krankheit ein durch Dopaminmangel bedingter Untergang von Nervenzellen in bestimmten Teilen der Hirnrinde und der sog. Stammganglien sei. Wenn dann im fortgeschrittenen Stadium der Parkinsonschen Erkrankung die medikamentöse Therapie wirkungslos wurde oder Nebenwirkungen auftraten, galt die Krankheit als nicht mehr behandelbar.

Dann hat man festgestellt – und das war für mich eine der beeindruckendsten Erfahrungen, die ich in meiner ganzen Laufbahn gemacht habe –, dass dem nicht so ist.
In einem kleinen umschriebenen Areal des Mittelhirns gehen tatsächlich dopaminproduzierende Zellen zugrunde. Dadurch kommt es zu einem Mangel dieses Überträgerstoffs in anderen Hirnarealen, dies stand schon lange fest.
Aber das Wesentliche ist: Dadurch wird ein anderes Kerngebiet, etwa so groß wie eine Erbse, funktionell gestört, quasi aus dem Takt gebracht. Das führt zu einer Störung der Oszillationen, also der bioelektrischen Interaktionen von weiten Nervenarealen, die aber nicht zerstört werden. Das war das eigentlich neue Ergebnis dieser Experimente. Vor 12 bis 13 Jahren haben wir dann begonnen, Elektroden in diesen nicht mehr richtig regulierten Kern, der quasi als Störsender fungiert, zu implantieren. Diese Elektroden werden an einen Schrittmacher angeschlossen, der wie ein Herzschrittmacher über dem Brustmuskel unter der Haut implantiert wird und in hoher Frequenz ganz schwache elektrische Impulse in den gestörten Kern abgibt. Damit wird die unregulierte elektrische Aktivität dieses Kerns, die gesamte motorische Symptomatik der Parkinsonschen Erkrankung, die also nicht nur das Zittern, sondern auch die Steifheit und Verlangsamung auslöst, unterdrückt. Die elektrisch stimulierten Zellen werden dabei nicht geschädigt. Die Patienten können sich danach wieder fast normal bewegen und benötigen wesentlich weniger Medikamente.
Die Erfahrungen mit dieser Behandlungsmethode waren wirklich Schlüsselerlebnisse. Noch heute, mehr als zwölf Jahre nach der ersten Implantation, ist es für mich immer wieder erstaunlich, dass Menschen, die steif und nahezu unbeweglich im Rollstuhl sitzen und im wahrsten Sinne des Wortes von ihrer Krankheit eingeschlossen sind, dann, wenn dieser Störsender durch die Elektrostimulation ausgeschaltet ist, wieder frei beweglich werden.

Wir sprechen hier von einem Hirnschrittmacher. Wie muss man sich diesen vorstellen, was passiert mit dem Patienten?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Zunächst wird der Kopf des Patienten in örtlicher Betäubung in einem Kunststoffring befestigt, auf den bestimmte Lokalisatoren montiert werden. Sie dienen zum Aufbau eines Koordinatensystems, in dem die Zielareale im Gehirn lokalisiert werden können. Dann wird eine kernspintomographische Untersuchung durchgeführt, die Zielgebiete der zu implantierenden Sonden zeigt.
Am Computerbildschirm wird die ganze Operation, d. h. die Implantation der Sonden, geplant, simuliert und anschließend mit hochpräzisen Zielgeräten realisiert. Hierzu müssen millimetergroße Löcher in den Schädelknochen gebohrt werden. Dies erzeugt keine Schmerzen.
Über diese 0,8 mm dicken Sonden werden nach Erreichen des Zielpunktes in dem nicht richtig regulierten Kern sowohl die elektrische Aktivität der durch Dopaminmangel gestörten Bereiche gemessen als auch schwache elektrische Impulse abgegeben, die bei korrekter Elektrodenlage schon während der Operation eine wesentliche Besserung der Symptome, z. B. ein Unterdrücken des Zitterns oder eine Besserung der Beweglichkeit und der Steifheit, ergeben.

In einer kurzen zweiten Operation wird dann der Schrittmacher über dem Brustmuskel unter der Haut implantiert und über dünne, unter der Kopfhaut verlaufende Kabel mit den Hirnelektroden verbunden. Der Schrittmacher ist von außen, d. h. durch die Haut, programmierbar und gibt ständig Impulse ab, die die krankmachende Aktivität des „Störsenders“ unterdrücken, ohne die Zellen zu beschädigen. Die normale Funktion des stimulierten Kerns wird dabei aber auch unterdrückt.

Dieses Gerät muss für immer im Körper verbleiben?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Das Gerät muss für immer verbleiben. Ein großer Nachteil ist, dass der Schrittmacher von einer Batterie betrieben wird, die nach zwei bis vier Jahren ausgetauscht werden muss. Das dauert zwar nur 20 Minuten, ist aber dennoch eine gewisse Belastung für den Patienten. Und es ist auch ein erheblicher Kostenfaktor. Das System, das wir implantieren, kostet 16.000 Euro. Der Generator allein, den man alle zwei bis vier Jahre austauschen muss, kostet 12.000 Euro.

Diese Methode hat zu erstaunlich guten Ergebnissen geführt, ist aber noch weit vom Optimum entfernt. Es ist eine sehr wirksame, aber doch noch grobe Methode. Ich sage es mal ganz platt: Wir schalten die überschießenden krankmachenden Impulse der nicht mehr richtig regulierten Kerne aus. Aber damit natürlich auch ihre Funktion. Das ist für die Patienten nicht so relevant, weil sie von ihren Symptomen befreit werden.
Das Ziel unseres Projektes ist, diese starren Stimulationsrhythmen durch intelligente Algorithmen zu ersetzen, die ganz gezielt nur die krankmachenden Impulse ausschalten, aber dabei die Funktion der stimulierten Kerne intakt lassen. Darüber hinaus wollen wir ein sogenanntes therapeutisches „Rewireing“ erreichen, d. h. die fehlerhaften Weichenstellungen dauerhaft normalisieren.
Dieses neue therapeutische Prinzip ist prinzipiell nicht auf motorische Erkrankungen beschränkt, sondern auch bei schwersten anderweitig nicht behandelbaren psychiatrischen Erkrankungen, wie Zwangskrankheit oder Depression, anwendbar.

Herr Prof. Tass, beschreiben Sie doch bitte das neue Verfahren der tiefen Hirnstimulation. Was ist daran neu?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Um das Neue an unserem Verfahren zu beschreiben, noch kurz ein paar Worte zum bisherigen Verfahren: Die Einführung der Behandlung mit Hirnschrittmachern war ein Meilenstein. Die dabei verwendete Dauerstimulation geht zurück auf Beobachtungen, die schon in den 50er-Jahren während neurochirurgischer Operationen gemacht wurden. Schon damals haben Neurochirurgen gesehen, dass eine Dauerstimulation mit einer Frequenz oberhalb von 100 Hz in den betroffenen Arealen bewirkt, dass die Symptome zurückgehen. Die Entwicklung des derzeitigen Hirnschrittmachers war stark empirisch geprägt.

Das Neue an unserem Verfahren ist, dass es auf einer von mir und meinen Mitarbeitern entwickelten detaillierten theoretischen Grundlage basiert: Wir bilden die befallenen Nervennetzwerke und ihre krankhafte Dynamik mathematisch nach. Das Entscheidende hierbei sind übermäßige Synchronisationsvorgänge, d. h. die Neuronen in den betroffenen Hirnarealen feuern im Takt, quasi wie Soldaten im Takt marschieren. Beim gesunden Menschen ist es so, dass die Neuronen in den Gebieten nahezu regellos durcheinander feuern; das ist so, wie wenn man in einem Café sitzt und alles durcheinander spricht. Das Ziel unseres Verfahrens ist, dass man nicht massiv eingreift und das Feuern einfach unterbindet, sondern dass man durch sehr milde und gezielte Reize und mit – im Vergleich zu dem Standardverfahren wenig – Strom bewirkt, dass das Verhalten der Nervenzellen wieder näher an das gesunde Verhalten herankommt. Man unterdrückt diesen krankhaften Rhythmus nicht, sondern man korrigiert ihn und bringt ihn näher an das gesunde Funktionieren. Und damit das stabil und mit möglichst wenig Strom funktioniert, verwenden wir sehr tief liegende fundamentale Selbstorganisationsprinzipien, die die Natur auch nutzt, um Muster zu bilden. Wir haben uns in der Natur hierzu viel abgeschaut. Das wiederum wurde dadurch möglich, dass wir mathematische Modelle erstellt haben und Stimulationstechniken mit Hilfe der so genannten nichtlinearen Mathematik und der statistischen Physik entwickeln; die nichtlineare Mathematik ist eine relativ moderne Form der Mathematik, die Selbstorganisationsvorgänge sehr gut beschreibt.
Das erste Ziel war, dass wir die Symptome wesentlich milder, auf eine physiologische Weise und ohne Dauerstimulation bekämpfen können. In Untersuchungen bei Patienten während der Elektrodenimplantation konnten wir zeigen, dass unsere desynchronisierende Stimulation im Vergleich zur Standard-Dauerstimulation zu einer signifikant besseren Unterdrückung des Zitterns führt und hierfür erheblich weniger Strom benötigt. Das zweite Ziel war, mit unseren Stimulationstechniken lang anhaltende therapeutische Effekte hervorzurufen. Derartige Effekte konnten wir in unseren mathematischen Modellen und bei ersten Tierexperimenten sehen und auch bei einem besonderen Patienten beobachten. Die Stärke von Synapsen, den Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, ist aktivitätsabhängig. Das heißt, sie hängt davon ab, ob die Nervenzellen koordiniert oder ob sie unkoordiniert zueinander sprechen. Übermäßige Synchronisation führt typischerweise dazu, dass diese Kontaktstellen in den Nervenzellen sehr stark werden können, so dass sich übermäßig starke, synchrone Rhythmen „einbrennen“. Das kennt man zum Beispiel von der Epilepsie sehr gut, man spricht da vom so genannten Kindling (d. h. Anfachen): Ein epileptischer Anfall führt dazu, dass die Anfallsschwelle für den nächsten Anfall geringer wird, so dass sich die Anfallsbereitschaft in den betroffenen Nervenzellverbänden quasi einbrennt, wodurch immer mehr Hirnareale in das Anfallsleiden einbezogen werden können.

Dieses Lernprinzip, die Plastizität des Nervensystems, ist ganz fundamental wichtig für alle möglichen Formen der Wahrnehmung und des Gedächtnisses. Dieses Prinzip nehmen wir, um den zum Kindling entgegengesetzten Weg zu gehen, um also die übermäßige Tendenz, krankhaft synchrone Aktivität auszubilden, zu verlernen. Das heißt, unsere desynchronisierenden Stimulationstechniken zielen darauf ab, dass die Nervenzellen nicht mehr so stark im Takt feuern können, indem die Verbindungen zwischen den Nervenzellen schwächer werden. Unser Verfahren ist für die Behandlung mehrerer Erkrankungen relevant, z. B. für Bewegungsstörungen, Epilepsie, aber auch verschiedene schwere psychiatrische Erkrankungen.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Man nutzt die Plastizität des Gehirns aus, die viel größer ist als früher angenommen – auch das ist eine der faszinierendsten Erkenntnisse der letzten Jahre. Die Tatsache, dass das Gehirn selbst bei alten Menschen viel plastischer ist, als man das bislang angenommen hat, eröffnet bei vielen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen völlig neue Perspektiven. Die in diesem Projekt entwickelten Verfahren haben sehr viele Gemeinsamkeiten mit Ansätzen der Psychotherapie. Wir versuchen, über Jahre eingefahrene, krankmachende Wege der neuronalen Impulsleitung in die richtige Richtung zu bringen. Nur eben wesentlich effektiver als mit konventionellen Verfahren. Natürlich kommt die Implantation von Hirnschrittmachern nur für Patienten in Frage, die konventionell austherapiert sind, d. h. denen mit herkömmlichen Verfahren nicht mehr zu helfen ist. Wie bei der Einführung von jedem neuen Therapieverfahren müssen ethische Fragen ganz besonders beachtet werden. Alle Studien, die wir zur Entwicklung und Etablierung dieser Verfahren durchführen, wurden von ethischen Komitees nach ausführlicher Diskussion genehmigt. Eine weitere unabdingbare Voraussetzung für die Aufnahme in eine solche Studie und die entsprechende Behandlung ist die Untersuchung durch hochspezialisierte Neurologen oder Psychiater unserer oder der in den einzelnen Projekten kooperierenden Universitätskliniken. Es muss sicher sein, dass Therapieresistenz vorliegt, also alle medikamentösen, psychotherapeutischen und physiotherapeutischen Optionen ausgeschöpft sind.
Dieses Projekt hat im Wesentlichen zwei Ziele: einerseits die mathematischen Modelle zur Optimierung der Schrittmacher und die neuen Schrittmacher selbst zu entwickeln, andererseits aber auch die nicht mehr geregelt arbeitenden und die Krankheit verursachenden Schaltkreise im Gehirn zu identifizieren.
In Neurologie und Psychiatrie setzt sich weltweit eine Erkenntnis immer mehr durch: Noch vor wenigen Jahren wurde das Gehirn von vielen Ärzten als amorphes System gesehen mit unendlich vielen untereinander verschalteten Verbindungen. Funktionen lokalisieren zu wollen wurde als Anmaßung betrachtet. Das war die Antwort auf die extreme Lokalisationstheorie, die ganz früher galt. Da hat man von Zentren gesprochen, in denen man alle möglichen Funktionen lokalisiert glaubte. Das war natürlich ebenso kompletter Unsinn.

Heute ist aber einiges gesichert: Das Gehirn ist in Regelkreisen mit unterschiedlichen Stellgliedern organisiert. Nach meinem Verständnis sind bei vielen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen diese Regelkreise aus den Fugen geraten, aber nicht unwiderruflich gestört. Unser Ziel ist die Wiederherstellung eines ungestörten Erregungsablaufes in den betroffenen Regelkreisen, und nur da. Dies ist ein grundsätzlich völlig anderer Ansatz als eine Behandlung mit Medikamenten, die zwar auch über die Beeinflussung gestörter Regelkreise wirken, aber darüber hinaus mehr oder weniger große gesunde Hirnareale beeinflussen, was zu manchmal erheblichen Nebenwirkungen führen kann.

Das Stichwort „Koordinierter Reset“ beschreibt einen Teil Ihrer Arbeit.
Was passiert da konkret?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Das ist eine Stimulationstechnik, die ich entwickelt habe und die krankhaften Synchronisationsvorgängen gezielt entgegenwirkt. Wir haben dieses Verfahren bei Patienten während der Elektrodenimplantation sehr erfolgreich getestet. Koordinierter Reset bedeutet Folgendes: Man reizt an unterschiedlichen Stellen mit kurzen, schwachen Reizen. Die Reize sind so schwach, dass sie das Verhalten der Nervenzellen kaum beeinflussen. Das Einzige, was passiert, ist, dass die Rhythmen der Nervenzellgruppen in den Gebieten, die sich um die jeweiligen Stimulationsorte herum befinden, wechselseitig aus dem Takt geraten. Die gesamte synchrone Population von Nervenzellen wird auf diese Weise in wenige synchrone Untergruppen aufgespalten. Als Antwort darauf entsteht eine Konfusion in der Gesamtpopulation. Nur durch das übermäßige, krankhaft starke Bestreben, sich zu synchronisieren, entsteht diese Konfusion, weil es sozusagen bei diesen Nervenzellen keinen Chef gibt, der sagt, ihr müsst euch alle zu mir synchronisieren. Deshalb versuchen diese Nervenzellen erst einmal vergeblich, sich wechselseitig zu synchronisieren. Mit anderen Worten desynchronisieren sie sich. Man stört also die Rhythmen an bestimmten Stellen nur kurz, und dadurch bricht der gesamte, stark ausgeprägte synchrone Rhythmus zusammen, bis sich nach einiger Zeit die Nervenzellen wieder synchronisieren. D. h. man muss diese schwachen, koordinierten Reize immer wieder, am besten immer dann applizieren, wenn sich krankhafte rhythmische Aktivität ausbildet.

Lassen Sie uns noch einmal auf die Strukturen des Verfahrens kommen, das Sie in der theoretischen Nachbildung von Vorgängen der Nervenzellen verwenden. Es ist ein mathematisch-physikalisches Prinzip. Vielleicht könnten Sie die einzelnen Schritte nochmals darstellen.

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Der erste Schritt ist die Entwicklung von Stimulationsalgorithmen im mathematischen Modell. Als Erstes wird hierzu mit Bleistift und Papier ein mathematisches Modell – ein Gleichungssystem – entwickelt, das die betroffenen Nervenzellverbände nachbildet. Wir untersuchen dann die Dynamik dieser Nervenzellverbände unter spontanen Bedingungen, d. h. ohne Stimulation. Wenn wir dann ein neues Stimulationsverfahren entwickeln, beginnen wir an einem möglichst einfachen Modell. Dann testen wir das neue Stimulationsverfahren an sehr unterschiedlichen Netzwerken von qualitativ völlig unterschiedlichen Oszillatoren und Nervenzellen. Und nur die Stimulationstechniken, die universal gültig sind, das heißt unabhängig vom konkreten Nervennetzwerk funktionieren, kommen dann zur Austestung überhaupt in Frage. Wir haben beim Gehirn keine gültigen Grundgleichungen, die alle Details beschreiben. So weit wie man z. B. in der Technik ist, ist man bei uns noch nicht. D. h. wir können nicht sagen, wir haben eine ganz präzise Gleichung und wir können mit Standardkontrolltechnik-Verfahren irgendeine Stimulationstechnik entwickeln. Was wir deshalb machen, ist, dass wir Stimulationstechniken entwickeln, indem wir fundamentale Selbstorganisationsprozesse verwenden, die bei allen verfügbaren Oszillatorennetzwerken und Nervennetzwerken funktionieren. Auf diese Weise wollen wir der Überraschung vorbeugen, dass das System, das wir stimulieren, vielleicht ein bisschen anders ist als unser Modell. Das Erste ist eine wirklich sehr, sehr detaillierte Austestung, und die kann manchmal bei einem Nervennetzwerk ein dreiviertel Jahr dauern.
Was unsere Stimulationstechniken auszeichnet, ist, dass wir im Vergleich zur bisherigen Dauerstimulation mit deutlich weniger Strom auskommen. Dadurch ist es einfach und gefahrlos, unsere Behandlungsformen am Patienten auszutesten. Parallel dazu machen wir auch Tierversuche.

Zusammenfassend: Worin unterscheidet sich Ihr Verfahren von den herkömmlichen, und was ist das Innovative daran?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Das Neue an unserem Verfahren ist, dass es auf detaillierten mathematischen Untersuchungen beruht, die es ermöglichen, dass Selbstorganisationsprozesse ausgenutzt werden, um krankhaften Synchronisationsvorgängen im Gehirn gezielt und schonend entgegenzuwirken.

Das Verfahren leistet aber nicht nur die Unterdrückung der Symptome, sondern wirkt auch kurativ?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Den Umbau von Nervennetzwerken haben wir in einem ersten Tierversuch zeigen können. Den Nachweis des kurativen Wirkens im Patienten können wir erst dann erbringen, wenn wir über längere Zeit stimulieren können. Bis jetzt konnten wir aus technischen Gründen nur 20 bis 30 Minuten lang während der Elektrodenimplantation unsere Untersuchungen durchführen. Im Oktober werden wir zum ersten Mal über Stunden oder sogar Tage stimulieren können, weil dann unser erster portabler Stimulator zur Verfügung stehen wird. Nach der Elektrodenimplantation werden die Patienten dann an den portablen Stimulator angeschlossen werden, so dass wir ca. eine Woche lang nach der Elektrodenimplantation unsere Untersuchungen durchführen können. Zudem haben wir auch mit theoretischen Untersuchungen gezeigt, dass – unter bestimmten Bedingungen – sogar die Standard-Dauerstimulation günstige Langzeiteffekte durch einen Umbau von Nervennetzwerken bewirken kann. Gemäß unseren theoretischen Untersuchungen sind diese Effekte zwar nicht so robust wie die Effekte, die wir mit unseren desynchronisierenden Verfahren erzielen, aber dennoch ist dies ein wichtiger Hinweis in die künftige Richtung. Herr Sturm hat bei einer Patientin mit einer erblich bedingten Degeneration des Kleinhirns und des Rückenmarks ein unübliches Zielgebiet gewählt, bei dem überwiegend erregende Strukturen stimuliert wurden. Unsere Stimulationen zeigen, dass unter diesen Bedingungen selbst die Standard-Dauerstimulation durch Abschwächung der Verbindungen zwischen den Nervenzellen zu positiven Langzeiteffekten führt. Bei der Patientin hatte die Behandlung einen unglaublich guten Effekt.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Wenn ich das ergänzen darf: Diese so genannte spinocerebelläre Atrophie führt im Laufe von wenigen Jahren zum Tode. Sie trifft meistens junge Menschen und verschlimmert sich stetig. Unserer Patientin ging es bis zum Alter von ca. 17 Jahren sehr gut. Dann trat immer stärker werdendes Zittern auf, das sich ca. zwei Jahre später innerhalb von wenigen Monaten dramatisch verschlechterte. Schließlich war keine gezielte Bewegung mehr möglich, der ganze Körper wurde Tag und Nacht geschüttelt. Sprechen und selbst essen und trinken waren nicht mehr möglich. Wir haben uns lange überlegt, ob wir überhaupt operieren sollen, aber es gab wirklich keine Alternative. Zusammen mit Herrn Prof. Freund haben wir das betroffene System lokalisiert und erstmalig in diesem System Elektroden implantiert. Die Stimulation führte zu einer dramatischen Besserung. Zwei Jahre nach der Operation ist die Krankheit wesentlich gebessert und auch nicht weiter fortgeschritten. Die Patientin kann wieder sprechen, fast normal gehen und sogar schöne Bilder malen.
Aus diesen und vielen anderen Beobachtungen lernten wir, dass bei vielen Erkrankungen des Gehirns, selbst bei dieser schweren spinocerebellären Atrophie, die eigentliche Ursache, in dem geschilderten Fall ein Gendefekt, gar nicht entscheidend ist. Wichtig ist, dass, wie auch bei der Parkinsonschen Erkrankung, der Untergang von Nervenzellen in manchmal sehr kleinen, umschriebenen Arealen zu einer Desynchronisation der bioelektrischen Aktivität weiter Netzwerke von Nervenzellen führt, wodurch in zunehmendem Maße schwerste Symptome entstehen, die mit der eigentlichen Ursache gar nichts mehr zu tun haben. Hier muss man ansetzen, um den krankmachenden Teufelskreis zu unterbrechen. Das genau ist unser Ziel. In diesem Fall ist es sogar mit der konventionellen Schrittmachertechnik gelungen.

Wenn man solche Erfolge sieht – das muss Sie ja doch sehr anspornen?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Die letzten zwölf Jahre, in denen wir Hirnschrittmacherbehandlungen durchgeführt haben, waren für mich die faszinierendste Zeit in meiner ganzen Laufbahn. Wir haben sehr viel über die Plastizität des Gehirns dazugelernt. Auch bildgebende Verfahren zeigen immer mehr, welches Regenerationspotenzial auch das Gehirn älterer Menschen noch hat. Stellen Sie sich vor, vor fünf Jahren wäre ein Student noch durch das Staatsexamen gefallen, wenn er behauptet hätte: Wenn Sie jemanden unter Dauerstress setzen oder bei schweren, länger andauernden Depressionen schrumpft der Hipocampus, eine Hirnstruktur, die für Gedächtnis und Emotionen wichtig ist. Dies ist tatsächlich so, wie mit moderner Kernspintomographie gezeigt wurde. Unter Dauerstress wird dieses Kerngebiet kleiner. Nach Beseitigung der belastenden Lebensumstände dehnt sich das Kerngebiet wieder aus, auch bei alten Menschen. Und damit ist die ganze Diskussion, die wir noch vor 10 bis 15 Jahren geführt haben: Psychotherapie, Psychodynamik versus organische Erkrankungen, kompletter Unsinn. Eines bedingt das andere. Durch sozialen Stress können bestimmte Hirnareale verkümmern, kleiner werden. Umgekehrt gilt auch, dass unter Umständen kleine strukturelle Schädigungen des Gehirns dramatische Folgen in der Kommunikation von Nervenzell-Netzwerken haben, die durch Hirnstimulation beeinflusst werden können. Die zugrunde liegende Ursache ist dann gar nicht mehr so wichtig. Dieser Ansatz ist schlichtweg faszinierend.

Das klingt sehr viel versprechend, wir wollen aber keine voreiligen Erfolgsmeldungen rausgeben. Für welche Patienten ist dieses neue Verfahren bereits eine Hilfe, und was zeichnet sich künftig ab?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Wir sind in der Entwicklung dieses neuen Verfahrens schon sehr weit gekommen, haben aber noch keine implantierbaren Schrittmacher. Der klinische Einsatz wird aber relativ zeitnah möglich sein.

Sie sind Mediziner, haben Mathematik und Physik studiert. Ihre Innovation ist ein interdisziplinäres Projekt. Dahinter steht aber noch ein Team, wer war noch beteiligt?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Neben Herrn Sturm und mir noch Herr Prof. Freund, das ist ein sehr erfahrener, exzellenter Neurologe: Prof. Freund war früher Direktor der Neurologischen Uniklinik Düsseldorf und ist seit seiner Emeritierung glücklicherweise intensiv in Jülich, Köln und Hannover tätig. Er hat zusammen mit Prof. Sturm die tiefe Hirnstimulation in Deutschland eingeführt. Und in meinem Team sind viele sehr gute Mathematiker, Physiker, Ingenieure und natürlich Mediziner. Es ist ein sehr interdisziplinäres Team.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Meine wichtigste Aufgabe ist es, die bei den einzelnen Erkrankungen aus dem Takt geratenen Schaltkreise zu identifizieren und zu lokalisieren. Hierzu arbeite ich ganz eng mit hochspezialisierten Anatomen zusammen. In Jülich gibt es das Team von Prof. Zilles und in Düsseldorf Herrn Prof. Mai, beide Anatomen mit exzellenten Erfahrungen. Prof. Mai kommt zu bestimmten Operationen in meine Klinik. Wir führen die Operationsplanungen am Computer gemeinsam durch und denken darüber nach, wo man noch besser eingreifen könnte. Das ist sehr zeitaufwändig. Hierzu ist natürlich meine ganze Klinik mit Ärzten und Physikern gefordert.

Nach ihren Erzählungen klingt das alles sehr folgerichtig. Ist das immer glatt gegangen, oder gab es auch unerwartete Ereignisse? Waren Sie einmal davor aufzugeben?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Durch die Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich haben wir eigentlich traumhafte Ausgangsbedingungen, wie ich sie sonst nur aus meiner Arbeit am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg kenne. Ich glaube schon, dass wir die Schrittmacherentwicklung auch ohne Firma hätten schaffen können, aber nicht in zwei Jahren, sondern vielleicht in zehn. Das ist keine Kritik an unserer Universität oder dem Forschungszentrum Jülich, sondern auf den massiven Geldmangel in der Forschung zurückzuführen. Ich muss meine gesamte Forschung über Drittmittel finanzieren, das trifft im Prinzip leider für alle Universitäten zu. Die Forschungszentren sind finanziell noch besser ausgestattet, aber auch diese Mittel sind nicht ausreichend, ein Projekt dieser Größenordnung in einer vertretbar kurzen Zeit zu realisieren.
Über Kontakte, die ich aus zwei Firmenausgründungen in Heidelberg und Köln hatte, haben wir die Gründung unserer Schrittmacherfirma betrieben. Wir haben Investoren gefunden, die von dem Projekt begeistert waren, viel Geld investierten und uns trotzdem bei den Konzeptentwicklungen viele Freiheiten ließen. Risikokapital haben wir bewusst nicht in Anspruch genommen, um möglichst viel Einfluss, zumindest bis zum klinischen Einsatz der ersten Prototypen, zu behalten. Unsere Investoren und auch wir wollen natürlich das Unternehmen zum wirtschaftlichen Erfolg führen, aber nicht notwendigerweise innerhalb einer vorgegebenen Zeit von zwei oder drei Jahren, sondern in einem der Entwicklung des Unternehmens angemessenen Zeitraum. Ich denke, das ist auch wirtschaftlich gesehen eine sehr solide Basis.
Nach erfolgreichem Abschluss der grundlegenden Entwicklungen, die zum großen Teil auch patentiert wurden, wollen wir nun sehr schnell zum implantierbaren Prototyp kommen. Unser Businessplan sieht dies in 22 Monaten vor. Danach müssen wir die Entscheidung treffen, wie die weitergehende Entwicklung verlaufen soll. Es gibt da mehrere Möglichkeiten, z. B. strategische Partnerschaften mit Vertriebsfirmen. Das Optimum wäre natürlich, Entwicklung, Produktion und Vertrieb, zurzeit ausgelagert, selbstständig zu realisieren. Dies bedürfte dann wesentlich größerer weiterer Investitionen, scheint aber durchaus möglich zu sein.

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Inzwischen wurde nicht nur die Prototypentwicklung unseres implantierbaren Hirnschrittmachers vorbereitet. Wir haben vielmehr einen sehr detaillierten technischen Entwicklungsplan, wonach wir innerhalb von 22 Monaten eine Kleinserie plus alle Geräte für die große Fabrikation fertig haben. Wir warten mit dem Beginn dieser Entwicklung noch, bis wir mit unserem portablen Stimulator noch ein wenig mehr Erfahrung gewonnen haben. In ganz kurzer Zeit, nämlich Ende Oktober dieses Jahres, werden wir diesen portablen Stimulator bekommen und haben dann die Möglichkeit, die Auswirkungen unserer neuen Stimulationstechniken noch viel detaillierter über mehrere Tage hinweg zu untersuchen.

Wir hatten schon kurz das Thema Unterstützung angesprochen. Sie sind ja nun für dieses Projekt auch schon geehrt worden. Wie wirken sich solche Ehrungen aus?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Sehr positiv. Es ist psychologisch sehr wichtig, aber auch konkret hilfreich. Die Verleihung des Schrödinger-Preises der Helmholtz-Gemeinschaft im letzten Jahr hat die Position von Prof. Tass und mir in unserer akademischen Umgebung erheblich gefördert, die damit und natürlich auch mit der Nominierung für den Zukunftspreis verbundene Öffentlichkeit wird sicherlich auch weiterhin hilfreich sein. Nicht nur um bei Bedarf weitere Investoren für unsere Firma zu finden, sondern auch einem sehr wichtigen Ziel, der Gründung eines Instituts für Neuromodulation, das die ideale Ergänzung unserer Firma wäre, näher zu kommen.

Wir reden immer wieder von Innovation, das Wort ist ziemlich abgenutzt. Wie definieren Sie Innovation, besonders im Kontext mit Ihrem Projekt?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Ich definiere das mal von der theoretischen Warte aus: In den 60er-Jahren hat die Physik und Mathematik begonnen, Selbstorganisationsprozesse in der Natur zu untersuchen. Die Physiker und Mathematiker haben sich dann zum Teil ausgiebig den so genannten Spielzeugmodellen zugewandt und von Vorgängen in der Natur abgewandt. Ich möchte dazu beitragen, dass dieser sehr wertvolle Zweig der Mathematik und Physik zur Entwicklung neuer Therapien genutzt wird. Die Möglichkeiten hierbei gehen noch weit über den Hirnschrittmacher hinaus.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Die Entwicklung von Schrittmachern zur Tiefenhirnstimulation war schon eine wesentliche Innovation in der Neurochirurgie, weil ein reversibles, minimal invasives und ungefährliches Verfahren alte Operationstechniken obsolet gemacht hat, die mit erheblichen Risiken verbunden waren. Früher schaltete man Kerne oder Bahnverbindungen, die durch Fehlregulation bestimmte Krankheiten, wie z. B. Parkinsonsche Erkrankung, ausgelöst haben, durch Erhitzung einfach aus. Traten Nebenwirkungen auf, war das nicht wieder gutzumachen. Die Stimulationsverfahren haben den entscheidenden Vorteil, dass Nebenwirkungen, wenn sie überhaupt auftreten, sofort durch Umprogrammierung der Reizparameter beseitigt werden können, im Extremfall durch einfaches Abschalten des Generators. Auch bei langjähriger Dauerstimulation mit hohen Frequenzen, wie sie zurzeit bei Schrittmacherbehandlungen durchgeführt wird, werden die von der Stimulation erreichten Zellen nicht geschädigt. Das wissen wir von Autopsien von Parkinson-Patienten, die nach mehrjähriger Behandlung durch Tiefenhirnstimulation an anderen Erkrankungen verstorben sind. In keinem Falle wurden in dem stimulierten Areal Veränderungen von Zellen gefunden, dies ist ganz wichtig.
Die von uns entwickelten neuen desynchronisierenden Verfahren sind noch wesentlich milder, wir benötigen nur minimale Spannungen. Der Ersatz potenziell gefährlicher destruierender Operationsverfahren durch die reversible Hirnstimulation war zwar sehr wichtig, aber nicht die eigentliche Innovation. Das wichtigste Prinzip der neuen desynchronisierten Verfahren ist die Verbindung von Neurochirurgie, Neuroanatomie und Mathematik. Man greift damit nun wirklich ganz gezielt in Regelmechanismen ein mit dem Ziel, nicht nur Symptome zu unterdrücken, sondern die Regelkreise neu zu modellieren und dauerhafte Besserungen zu erreichen.

Wie schätzen Sie das Klima für Forschung und Innovation in Deutschland und im internationalen Vergleich allgemein und bezogen auf Ihr spezielles Fachgebiet ein?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Ich denke, es hängt nicht wenig von den richtigen Personen ab. Bei mir war es z. B. so, dass ich einerseits fantastische Lehrer in der Mathematik und Physik hatte. Z. B. konnte ich bei Hermann Haken, dem Begründer der Synergetik, promovieren. Danach war ich als PostDoc bei dem neuen Entwicklungen gegenüber sehr aufgeschlossenen Neurologen Hans-Joachim Freund, der es mir ermöglichte, in seiner Neurologischen Uniklinik über fünf Jahre hinweg theoretische Forschung zu machen. Das war sehr wichtig.
Entscheidend für eine schnelle Umsetzung der theoretischen Ergebnisse war es, im Bereich Medizintechnik schließlich an Profis zu kommen. Hierfür war die Ausgründung unserer Firma extrem wichtig.

Wie sieht das Marktpotenzial – das klingt in diesem Kontext eher seltsam – aus? Wie viele Arbeitsplätze können mit der Innovation geschaffen werden? Und: Sind Sie eher Mediziner oder Unternehmer?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Ich bin kein Unternehmer. Was ich tun möchte, ist Folgendes: Ich möchte mich im wissenschaftlichen Bereich verwirklichen können. Dazu gehört, dass die Verfahren, die wir entwickeln, wirklich den Patienten zugute kommen. Hieraus lernen wir, was wir noch zu verbessern haben. Unsere Firma ermöglicht uns die Realisierung unserer neuen Therapie.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Ihre Frage nach Marktpotenzial, Arbeitsplätzen und dem Spannungsfeld Medizin–Wirtschaft klingt für mich überhaupt nicht seltsam. Es ist ganz klar, dass man die Wirtschaft braucht, um anwendungsorientiert forschen und Ergebnisse relativ schnell umsetzen zu können. Ohne Einbindung der Forschung in die Wirtschaft geht eigentlich gar nichts mehr. Man mag dies bedauern, diese Tatsache hat aber auch sehr positive Aspekte. Erstens ist es für forschende Ärzte hoch spannend, auch ganz andere Denkweisen, die nun wirtschaftliche Überlegungen in den Vordergrund stellen, kennen zu lernen. Wenn man eine Firma gründet, erlebt und sieht man Dinge plötzlich von einer ganz anderen Seite. Man wird von den Investoren und den beteiligten Juristen aus dem Elfenbeinturm der Wissenschaft herausgeholt und gezwungen, sehr pragmatisch zu denken und zu planen. Investoren überlegen sich sehr gut, wie und wo sie investieren, sie finanzieren keine esoterische Forschung. Ich finde es gut, dass wir durch den Mangel an öffentlicher Förderung mehr und mehr gezwungen werden, uns um wirtschaftliche Aspekte zu kümmern. Ich habe diese positive Erfahrung schon mit zwei Firmenausgründungen gemacht, einer Firma, die aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg ausgegründet wurde, und einer Firma für Zell- und Gentherapie in Köln. Hierbei habe ich sehr viel gelernt.
Ich sehe meine Position in unserem Projekt ein bisschen anders als Prof. Tass. Ich bin begeisterter Neurochirurg und Hirnforscher, das ist natürlich meine Hauptaufgabe. Ich bin auch sicher nicht qualifiziert, wichtige betriebswirtschaftliche Entscheidungen zu treffen, aber dieser Bereich interessiert mich sehr. Sowohl im mathematisch-physikalischen Bereich unseres Projektes, den Prof. Tass vertritt, als auch im betriebswirtschaftlichen Bereich habe ich einiges dazugelernt, ohne Experte in diesen beiden Gebieten zu sein. Die komplizierten mathematischen Beschreibungen von Herrn Prof. Tass und seiner Arbeitsgruppe verstehe ich nur begrenzt, das Gleiche gilt für betriebswirtschaftliche Entscheidungen, die die Geschäftsführung unserer Firma zusammen mit unseren Investoren trifft. Ich habe in beiden Bereichen aber so viel gelernt, dass ich mich mit beiden Gruppen unterhalten kann, dass ich ihre Sprache verstehe und in den Kontext der neuroanatomischen, neurophysiologischen und klinischen Zusammenhänge stellen kann. Eine meiner wichtigsten Aufgaben ist es, medizinisch-neurochirurgische, mathematische und betriebswirtschaftliche Aspekte zu integrieren, und das ist höchst spannend.

Aber konkret zum Marktpotenzial: Wir haben hoch potente Konkurrenz. Herkömmliche Hirnschrittmacher werden von großen amerikanischen Firmen mit Milliardenumsatz vertrieben. Diese Firmen haben sehr viel geleistet und gute Standardsysteme produziert. Wir arbeiten z. B. mit der Firma Medtronic, die derzeit im Schrittmacherbereich führend ist, sehr gut zusammen. Es ist uns aber klar, dass wir uns zukünftig auch auf eine sehr starke Konkurrenz einstellen müssen.
Positiv für uns ist, dass alle bislang im Bereich Hirnschrittmacher agierenden Firmen eine andere Strategie als wir verfolgen. Unsere Stärke ist die mathematische Modellierung neuer hochwirksamer Stimulationsalgorithmen und die Identifizierung der bei bestimmten neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen betroffenen Funktionskreise. Und natürlich die Produktion eines Schrittmachertyps der neuen Generation und die klinische Implementierung. Hierzu unterhalten wir exzellente Kooperationen mit Entwicklungsfirmen. Die klinischen Prüfungen und die Einführung der Operationstechniken gehören zu unseren eigentlichen Stärken. Ich denke, dass wir eine sehr gute Chance haben, im internationalen Konkurrenzkampf bestehen zu können.
Unser „Marktpotenzial“ wird zunächst auf Parkinson-Patienten beschränkt sein. In Deutschland leiden 240.000 Menschen an der Parkinsonschen Krankheit, jährlich erkranken 20.000 bis 30.000 Patienten neu. Nach konservativsten Schätzungen kommen jährlich ca. 3.000 Parkinson-Patienten für Schrittmacherbehandlungen mit dem neuen System in Frage. Da wegen der guten Ergebnisse, die mit herkömmlichen Verfahren schon erzielt wurden, der Trend dahin geht, die Patienten nicht erst im Endstadium, sondern schon früher zu behandeln, um ihre Lebensqualität zu verbessern und auch ihre Arbeitsfähigkeit zu erhalten, wird die Zahl der zu behandelnden Patienten in Zukunft deutlich ansteigen.
Da dieses Verfahren auch bei Epilepsie und bestimmten psychiatrischen Erkrankungen, z. B. schwersten Zwangserkrankungen und anderweitig nicht behandelbaren Depressionen, neue Möglichkeiten eröffnet, erwarten wir langfristig eine wesentliche Erhöhung des Bedarfes. Hierzu ein Beispiel: In Deutschland leiden etwa sieben Millionen Menschen an mehr oder weniger stark ausgeprägten Depressionen. Den meisten Patienten kann medikamentös und durch Psychotherapie, gelegentlich auch durch Anpassung der Lebenssituation entscheidend geholfen werden. Ca. sieben Prozent aller depressiven Patienten sind jedoch therapieresistent, und das ist eine riesengroße Zahl. Diesen Menschen kann weder medikamentös noch psychotherpeutisch oder durch Elektrokrampftherapie geholfen werden. Nach den ersten Ergebnissen internationaler Studien zur Behandlung schwerster therapieresistenter Depressionen mit der herkömmlichen Schrittmachertechnik, an denen auch wir zusammen mit der Psychiatrischen Universitätsklinik Bonn beteiligt sind, ist schon die herkömmliche Schrittmachermethode bei diesen absolut therapieresistenten Patienten sehr erfolgreich. Von unseren neuen Verfahren erwarten wir eine wesentlich höhere Effektivität. Dies bedeutet, dass der Bedarf an Stimulatoren dann wesentlich steigen würde.

Wir wollen natürlich auch noch etwas über Sie persönlich erfahren: Was wollten Sie eigentlich als Kind werden?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Ich hatte da die unterschiedlichsten Ideen. In meinem letzten Schuljahr interessierte ich mich aber immer mehr für die Funktionen des Gehirns und studierte dann Medizin.

Und Sie Prof. Tass – waren Sie erkennbar mathematisch begabt?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Ja, schon. Ich hatte in der Schule keine Probleme. Aber Mathe an der Uni ist schon etwas anderes. Ich habe während der Abizeit zwischen Mathe und Physik einerseits und der Medizin andererseits geschwankt. Ich habe mich für die Medizin entschlossen, weil ich etwas tun wollte, wo ich Menschen helfen kann, und ich dachte auch, in der Medizin hat man viel nachzudenken. Das Studium der Medizin fand ich dann zum Teil nicht sonderlich befriedigend, dieses Auswendiglernen ging zwar leicht, aber war nicht wirklich beglückend. Während des Medizinstudiums habe ich angefangen, mich intensiv mit der Mathematik zu beschäftigen, unter anderem an der Fernuniversität, und kam dann mit Richtungen wie der Chaostheorie und der Synergetik in Kontakt. Und das hat dann bei mir einen Funken entzündet, worauf ich danach noch Mathe und Physik studiert habe.

Sind Sie mathematisch begabt?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Mittelmäßig, würde ich sagen. Ich hatte nie Probleme, aber das, was Herr Tass da macht, verstehe ich nicht. Ich wollte lange Zeit Betriebswirtschaft studieren und muss aber sagen, Gott sei Dank bin ich auf die Medizin gekommen. Denn ich glaube, ich wäre als Betriebswirt nicht so glücklich geworden. Jetzt habe ich eine gelungene Kombination.

Was treibt Sie an zu dem, was Sie tun?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Bei mir ist es die Faszination an der Schönheit der Natur. Wir hatten vorher darüber gesprochen, wie der Prozess der Evaluation von Stimulationsalgorithmen abläuft. Natürlich testet man dies und jenes detailliert, aber de facto ist es so, dass das wichtigste Kriterium die Schönheit eines Verfahrens ist. Das klingt vielleicht komisch, aber intuitiv weiß ich einfach, ob ein bestimmtes Verfahren funktioniert oder nicht. Es muss eine ganz bestimmte Form von Schlichtheit und Schönheit haben. Und das Faszinierende an der ganzen Arbeit ist, diese schönen Prinzipien am Patienten funktionieren zu sehen.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Bei mir ist es der tägliche Umgang mit Patienten. Ich sehe so viel Elend – das klingt jetzt pathetisch, aber es ist wirklich so. Eine meiner ersten Patientinnen, die ich wegen Dystonie operiert habe, hatte zehn Jahre zuvor eine schwere Hirnhautentzündung, die dann die Krankheit auslöste. Sie konnte nur noch in einer Embryostellung liegen. Wann immer man sie berührte, schossen Krämpfe ein, das war lebensbedrohlich. Nach der Schrittmacherimplantation kann sie wieder gehen. Das ist einfach eine schöne Erfahrung. Auf der anderen Seite sehe ich das Elend in der Psychiatrie. Auch wenn Sie das vielleicht nicht glauben, es gibt heute noch viele Patienten, die, weil sie sich ansonsten trotz optimaler medikamentöser und psychotherapeutischer Behandlung aufgrund zwanghafter Impulse, denen sie nicht widerstehen können, in schwerster Weise verletzen würden, fast immer gefesselt sind. Ich glaube, es ist einfach meine Aufgabe, alles zu tun, was ich kann, um dieses Leid zu mildern. Ich bin Christ und sehe das auch von dieser Seite. Ich halte das für die mir gestellte Aufgabe. Ich möchte alles tun, um Methoden zu entwickeln, die schwersterkrankten neurologischen und auch bestimmten psychiatrischen Patienten ein menschenwürdiges Leben ermöglichen. Ich erinnere mich z. B. an einen Patienten aus Berlin mit schwerstem Tourette-Syndrom, der wegen der Verletzungen, die er sich ständig beibrachte, jahrelang gefesselt war. Nach der Schrittmacherimplantation ist er zwar nicht gesund, kann aber wieder im Park spazieren gehen und ein neues Leben führen. Wenn das nicht motivierend ist!

Gab es Vorbilder oder Ereignisse, die Ihre berufliche Laufbahn beeinflusst haben?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Vorbilder ja. Ich hatte das Glück, dass ich ziemlich außergewöhnliche Lehrer hatte. Das fing in der Schule an, die Mathe- und Physiklehrer und auch der Religionslehrer waren fantastisch. Und nachher das Physikstudium bei Hermann Haken, einem grandiosen Wissenschaftler und Lehrer, den ich über alles schätzte. Die brillante Mathematik bei Klaus Kirchgässner, bei dem ich mein Diplom gemacht habe. Schließlich noch die hervorragende Zeit in der Neurologie bei Hans-Joachim Freund. Und es ist die Faszination für Selbstorganisationsvorgänge, die zur Ausbildung von Erkrankungen führen können, die wir aber auch zur Heilung nutzen können.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Ich habe von meinem Hochschullehrer, Prof. Penzold, in Heidelberg enorm viel gelernt, nicht nur operationstechnisch, sondern auch menschlich. Er hat uns trainiert, auch die Lebenswerte der Patienten zu sehen, nicht nur die Symptome. Das hat mich auch schon sehr motiviert. Vorbild ist für mich jemand, wie Prof. Hassler, der große Neuroanatom, bei dem ich noch lernen durfte, einer der Begründer der Stereotaxie, der hat mich sehr beeindruckt. Auch Dieckmann. Ich hatte einige Lehrer, von denen ich sehr viel gelernt habe.

Welche Charaktereigenschaften haben Ihnen geholfen oder Sie eher behindert?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Ich habe für einen Theoretiker – im Vergleich zu manchen Theoretikern – sehr untypische Eigenschaften, z. B. dass ich mich sehr schnell von den Tagesgeschäften distanzieren kann. Ich kann – manchmal nur für wenige Minuten oder eine halbe Stunde – abtauchen und genieße das auch sehr. Wenn das nicht möglich wäre, weiß ich nicht, ob die interdisziplinäre Arbeit, die viele Kontakte und Experimente erfordert, so reibungslos laufen würde.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Mir macht es große Freude, über meinen eigentlichen Fachbereich hinauszusehen und mit anderen Disziplinen zu kooperieren. Und auch deren Problematik so weit verstehen zu können, dass wir uns auf Augenhöhe unterhalten können, dies halte ich für eine meiner Stärken.

Gibt es ein Motto für das, was Sie tun? Kann man das verkürzen auf eine Formel?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Selbstorganisationsprinzipien zur Therapie einsetzen.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Ganz pragmatisch: Als Erstes die Situation von schwerst erkrankten Patienten zu verbessern, aber auch die Funktionsweise des Gehirns besser verstehen zu lernen.

Was tun Sie gegen Stress?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Zwei Dinge geben mir dafür sehr viel: Das eine ist das Klavierspielen, das andere eine japanische Atemtechnik, auf die ich zufällig gekommen bin. Es gibt mehrere Schulen, die Kampfkünste und auch Atemtechnik lehren. Mir hat das bei einer schweren Sportverletzung extrem gut geholfen. Da habe ich gemerkt, dass nicht alles, was ich im Medizinstudium gelernt habe, unbedingt nur stimmt. Schäden, die eigentlich irreversibel waren, waren nach wenigen Wochen völlig geheilt. Das war eine Zeit, die mich sehr geprägt hat.
Zum Klavierspiel: Ich hatte als ganz Kleiner schon angefangen und hatte eine nicht übermäßig pädagogische Klavierlehrerin. Sie hat mir als Anfänger mit einem verkohlten Lineal auf die Finger geschlagen, wenn der Anschlag nicht ganz toll war. Ich habe das als kleiner Junge durchgehalten mit dem Ziel, schließlich einmal so gut zu spielen, dass ich improvisieren kann. Mit ca. 16 Jahren habe ich bei einem Jazz-Pianisten Unterricht genommen. Er wollte mich immer dazu zwingen, mich an bestimmte Blues- oder Harmonieschemata zu halten. Schließlich habe ich zu der Musik gefunden, die mir sehr gefällt. Sie ist improvisiert und klingt wie klassische Musik. Es ist einfach schön, ich tue jeden Tag etwas für die Finger, um schnell zu bleiben. Je nach Zeit und Bedürfnis spiele ich dann und kann dabei wunderbar auftanken.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Ich habe sehr wenig Zeit, das Spirituelle ist mir sehr wichtig. Ich bin Christ, und ohne diese Basis könnte ich das gar nicht machen. Ich liebe Sport und bin seit meiner Jugend gelaufen, habe mir dann leider eine böse Verletzung zugezogen, so dass ich heute nur noch ca. eine Stunde laufen kann, aber das mache ich weiter. Ich bin teilweise auf Boxtraining am Sandsack umgestiegen, das ist eine optimale Ergänzung zum Joggen und sehr entspannend. Zusätzlich habe ich ein kleines Gymnastik-Basisprogramm, das ich täglich durchführe. Das ist auch nötig, denn um für die oft sehr langen Operationen fit zu bleiben, braucht man körperliches Training. Ohne Sport fühle ich mich auch nicht wohl.
Ich lese sehr gerne, komme aber leider sehr selten zu Belletristik. Hier interessieren mich die Romantiker, aber auch Autoren wie Joseph Conrad oder in der modernen Literatur Truman Capote, um nur einige zu nennen.

Welchen Traum möchten Sie sich denn noch erfüllen?

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Ich möchte unsere Entwicklungen in breiter Form angewandt sehen. Mein ganz großes Ziel ist es, durch die Anwendung dieser Verfahren grundlegende Störungen bei motorischen und bestimmten psychiatrischen Erkrankungen besser zu verstehen. Nicht nur um therapieren zu können, das ist natürlich das wichtigste Ziel, aber auch um die Funktionsweisen des Gehirns besser kennen zu lernen.

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Ich würde gerne noch weitere Selbstorganisationsphänomene im Körper verstehen. Da ist eine große Sehnsucht in mir, noch mehr zu machen.

Was ist Glück für Sie, und was wünschen Sie sich für die Zukunft?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Glück ist ein erfülltes Leben im positiven Sinne, das heißt mit anderen zusammen die gemeinsamen Aufgaben zu realisieren. Und dabei mit den Widerständen, die das Leben bietet, umgehen zu lernen.

Prof. Dr. med. Volker Sturm
Glück ist, wenn mit der Familie alles okay ist. Ich bin ein sehr familiengebundener Mensch, und im Beruf empfinde ich Glücksgefühle dann, wenn wir gewisse Ziele erreicht haben.

Prof. Tass – wir haben gar nichts über Ihre Familie erfahren ...?

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Ich bin verlobt und habe die Frau fürs Leben nicht in sehr frühen Jahren, aber schließlich doch gefunden. Worüber ich sehr glücklich bin.

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Lebenslauf

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass

29.08.1963
geboren in Ludwigsburg
1982
Abitur
1982 – 1989
Studium der Medizin an der Universität Ulm und der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
1989
Promotion zum Dr. med. an der Medizinischen Fakultät der Universität Ulm
1989 – 1993
Diplomstudium in Mathematik und Promotionsstudium in Physik an der Universität Stuttgart
1993
Promotion zum Dr. rer. nat./Physik an der Universität Stuttgart
1994 – 1999
PostDoc in der Neurologischen Klinik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
seit 1999
Leiter Arbeitsgruppe Magnetenzephalographie und Hirnschrittmacher,
Institut für Medizin, Forschungszentrum Jülich in der Helmholtz- Gemeinschaft, Jülich
2001
Habilitation und venia legendi für das Fach Physiologie an der Universität Aachen
seit 2002
Professor für Therapeutische Neurophysiologie an der Universität zu Köln
seit 2004
Koordinierender Direktor des Virtuellen Instituts für Neuromodulation,
Forschungszentrum Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft, Jülich
2005
Gründung der ANM GmbH, Jülich
Gründungsgesellschafter, Wissenschaftlicher Leiter, Beiratsmitglied

Ehrungen:

2000
Fritz-Winter-Preis
2004
Technologiepreis der Freunde und Förderer des Forschungszentrums Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft, Jülich
2005
Aufnahmen des Projektes „Innovative tiefe Hirnstimulation“ als Leitprojekt Masterplan Gesundheitswirtschaft Nordrhein-Westfalen
2005
Wissenschaftspreis des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft
Erwin-Schrödinger-Preis der Helmholtz-Gemeinschaft

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Prof. Dr. med. Volker Sturm

06.12.1943
geboren in Heidelberg
1964
Abitur
1971
Promotion an der Medizinischen Fakultät der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
1972 – 1974
Assistenzarzt, Abt. für Neurochirurgie der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
1975 – 1976
Assistenzarzt, Abtlg. für Stereotaktische Neurochirurgie, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar
seit 1979
Oberarzt, Abtlg. für Neurochirurgie der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
1980
Facharzt für Neurochirurgie
1981
Habilitation und venia lengendi für das Fach Neurochirurgie an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
1979 – 1983
Gastaufenthalte am Karolinska Institut Stockholm, Schweden
1980
Gastwissenschaftler am Hospital Ste. Anne Paris, Frankreich
seit 1983
Professor für Stereotaktische Neurochirurgie an der Ruprecht-Karls- Universität Heidelberg
seit 1988
Lehrstuhlinhaber und Direktor an der Klinik für Stereotaxie und Funktionelle Neurochirurgie an der Universität zu Köln
1995
Firmenausgründung der MRC Systems GmbH Heidelberg
seit 2001
zusätzlich Direktor der Klinik für Steroetaxie und Funktionelle Neurochirugie am International Neurosciene Institute, Hannover
2001
Gründung der CEVEC GmbH, Köln
seit 2005
zusätzlich Lehrstuhlinhaber am Leibniz Institut für Neurobiologie, Magdeburg, Arbeitsgruppe Steroetaktische Neuromodulation
2005
Gründung der AMN GmbH, Jülich
Gründungsgesellschafter, Klinischer Leiter Neurochirurgie, Beiratsmitglied

Ehrungen:

1986
Meyenburg-Preis für hervorragende Leistungen auf dem Gebiet der Krebsforschung
1990
Claudius-Galenus-Preis
2004
Ehrenmitglied der Deutschen Gesellschaft für Medizinphysik
2005
Wissenschaftspreis des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft
Erwin-Schrödinger-Preis der Helmholtz-Gemeinschaft

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Kontakt

Projektsprecher

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Peter A. Tass
Leiter Arbeitsgruppe Magnetenzephalographie und Hirnschrittmacher
Institut für Medizin
Forschungszentrum Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft
Leo-Brandt-Str.
52425 Jülich
Tel.: +49 (0) 2461 / 61 20 87
Fax: +49 (0) 2461 / 61 28 20
E-Mail: p.tass@fz-juelich.de
Web: www.fz-juelich.de

Pressekontakt

Dr. Angela Lindner
Leitung Öffentlichkeitsarbeit und Pressesprecherin
Forschungszentrum Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft
52425 Jülich
Tel.: +49 (0) 2461 / 61 46 61
Fax: +49 (0) 2461 / 61 46 66
E-Mail: a.lindner@fz-juelich.de
Web: www.fz-juelich.de

Eugen Berlev
Pressesprecher
Klinikum der Universität zu Köln
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Kerpener Str. 62
50937 Köln
Tel.: +49 (0) 221 / 47 85 745
Fax: +49 (0) 221 / 47 85 151
E-Mail: Pressestelle@uk-koeln.de
Web: www.uk-koeln.de