Prof. Dr. Nils Kroemer: Der Vagusnerv - Kopplung von Signalen des Magens mit dem Gehirn - und körperlichen Symptomen bei Depressionenen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neue Studie über nicht-invasive Vagusnervstimulation zur Behandlung von körperlichen Symptomen in Bonn bei Depression

Der Vagusnerv spielt eine zentrale Rolle bei der Kommunikation zwischen den Organsystemen des Körpers und dem Gehirn zur Steuerung des Verhaltens. 

In einer gemeinsamen Studie des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und des Universitätsklinikums Tübingen soll nun die Anwendung einer nicht-invasiven transkutanen Stimulation des Vagusnervs (tVNS) zur Behandlung von körperlichen Symptomen bei Depressionen untersucht werden. 

In einer früheren Studie der Universitätsklinika Bonn und Tübingen zeigte sich die tVNS bereits wirksam, um die Kopplung von Signalen des Magens mit dem Gehirn zu verstärken. 

Dieser Mechanismus könnte auch in der Behandlung von Betroffenen mit Depression hilfreich sein. 

 

In einer Studie wird am UKB die Anwendung einer nicht-invasiven transkutanen Stimulation des Vagusnervs (tVNS) mittels eines Stimulationsgeräts zur Behandlung von körperlichen Symptomen bei Depressionen untersucht. Sven Wasserthal Universitätsklinikum Bonn (UKB)

Auch eine im Fachmagazin „Trends in Cognitive Sciences“ veröffentlichte Übersichtsarbeit zur Forschung vagaler Regulierung von Verhalten und Motivation legt die Wirksamkeit der Methode bei psychischen Krankheitsbildern nahe. 

• Der Nervus vagus ist der größte Hirnnerv des autonomen Nervensystems (Parasympathikus) und reguliert unterbewusste Prozesse des menschlichen Organismus wie:
•  Atmung, 
  
• Verdauung 
• oder Herzfrequenz und verbindet durch die Weiterleitung von körpereigenen Signalen fast alle wichtigen inneren Organe mit dem Gehirn.

Vagusnerv-Stimulation in Forschung und Praxis

Bis vor Kurzem war die Forschung zum Vagus-Input und deren klinische Wirkung bei verschiedenen Krankheitsbildern auf die Anwendung invasiv implementierter VNS-Geräte begrenzt, die bei Erkrankungen wie therapieresistenten Epilepsien oder Depressionen bereits seit Jahren eine anerkannte Therapiemethode sind. 

„Die Anwendung einer invasiven Vagusnervstimulation, die meist einer kleinen Operation zur Implantierung eines Stimulationsgerätes bedarf, kann jedoch mit teils schwerwiegenden Nebenwirkungen wie beispielsweise Heiserkeit, Dyspnoe, oder Schluckstörungen einhergehen,“ so Prof. Nils Kroemer, Professor für Medizinische Psychologie an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Bonn (UKB), der auch an der Universität Bonn forscht. „Deshalb ist die nicht-invasive Stimulation des Vagusnervs als mögliche neue Therapieoptionen bei Erkrankungen wie Adipositas, Essstörungen oder eben Depressionen immer mehr in das Interesse der Forschung gerückt,“ führt Prof. Kroemer weiter aus, der sich im Rahmen seiner Forschungen bereits mehrfach mit der Vagusnervstimulation beschäftigt hat.

So veröffentlichte Prof. Kroemer kürzlich auch eine Übersichtsarbeit im Fachmagazin „Trends in Cognitive Sciences“, die anhand des aktuellen Forschungsstandes auch untermauern konnte, dass die tVNS bei psychischen Erkrankungen wirksam sein könnte. Besonders innovativ ist hierbei sein Ansatz, dass man Störungen der Motivation, wie Antriebslosigkeit bei der Depression, durch tVNS verstärkte Signale des Körpers schneller behandeln könnte.  

• „Denn normalerweise sorgt die Aktivierung des Gehirns über den Vagusnerv dafür, dass wir uns ausreichend mit Energie versorgen und uns einprägen, wo welche Lebensmittel besonders viel Energie liefern“, sagt Prof. Kroemer.

Die Erkenntnisse der Übersichtarbeit decken sich auch mit den Ergebnissen einer früheren Studie, die Prof. Kroemer gemeinsam mit einem Team an den Universitätskliniken in Bonn und Tübingen zur Beeinflussung menschlichen Verhaltens und körperlicher Wahrnehmung durch nicht-invasive Stimulation des Vagusnervs durchgeführt hat. 

In der vorangegangenen Studie über die Anwendung einer tVNS zur Modulation der Magen-Hirn-Kopplung zeigte sich, dass sich durch die Methode die Kopplung von Signalen des Magens im Hirnstamm und im Mittelhirn erhöht und zugleich die Kopplung des Magens im gesamten Gehirn durch die Stimulation unmittelbar und schnell zugenommen hatte.

Neue Studie über tVNS zur Behandlung von körperlichen Symptomen bei Depression

Nun soll eine Studie zur Anwendung einer tVNS in der Behandlung von körperlichen Symptomen bei Depressionen untersuchen, ob eben dieser Mechanismus helfen kann, bestimmte Symptome einer Depression, wie beispielsweise Veränderungen im Appetit oder Verdauungsbeschwerden, schneller zu behandeln. Aus Basis der Studienerkenntnisse soll eine zusätzliche Therapieoption zur Anwendung bei Depressionen entwickelt und deren klinische Wirksamkeit untersucht werden. Die Veränderung in der Kommunikation zwischen dem Körper und dem Gehirn gilt als wesentlicher Faktor zur Ausbildung einer Depression. Die tVNS könnte den betroffenen Personen dabei helfen, die Wahrnehmung der Körpersignale wiederherzustellen oder zu verbessern.

Das wichtigste zur Studie auf einen Blick

Für die Studie werden 40 Personen mit Depressionen und 40 physisch und psychisch gesunde Kontrollpersonen aus Bonn und Umgebung gesucht. 

Während der Untersuchung wird der Nervus vagus der Teilnehmenden durch ein spezielles Stimulationsgerät aktiviert. 

Insgesamt beinhaltet die Studie sechs Termine im Labor. 

Eine vollständige Teilnahme umfasst die Messung der Wirkung der Vagusnervstimulation auf das Gehirn und den Magen im Vergleich zu einer Kontrollbedingung sowie eine längere Anwendungsphase der Vagusnervstimulation in zwei Intensitäten. 

Als Aufwandsentschädigung für die Teilnahme erhalten die Teilnehmenden €200 (+Gewinne für Aufgaben zur Motivation, ca. €20).

Weitere Informationen und ein Kontaktformular finden Sie unter:  

https://neuromadlab.org/de/forschung/forschungsprojekte/tvns-zur-behandlung-von-...

Bei Interesse und Fragen senden Sie eine E-Mail an: MedPsyStudien@ukbonn.de 

Neue Studie über nicht-invasive Vagusnervstimulation zur Behandlung von körperlichen Symptomen in Bonn bei Depression

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Prof. Dr. Nils Kroemer
Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Universitätsklinikum Bonn
Zentrum für Psychische Gesundheit, Uniklinikum Tübingen
Tel. 0228/287-11151
E-Mail: nkroemer@uni-bonn.de
nils.kroemer@uni-tuebingen.de 

Petra Sandow Universitätsklinikum Bonn

Venusberg-Campus 1
53127 Bonn
Deutschland
Nordrhein-Westfalen

Viola Röser
Telefon: +49 228 287-10469
E-Mail-Adresse: viola.roeser@ukbonn.de

Felix Heyder
Herzzentrum
Telefon: 0228 / 287-11904
E-Mail-Adresse: felix.heyder@ukbonn.de

Petra Sandow
E-Mail-Adresse: petra.sandow@ukbonn.de 

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Originalpublikation:

Vanessa Teckentrup, Nils B. Kroemer; Mechanisms for survival: vagal control of goal-directed behavior, Trends in Cognitive Sciences; DOI: https://doi.org/10.1016/j.tics.2023.11.001

Prof. Dr. Franz Rinninger: Hinweis von Vorhofflimmern, Amiodaron (hohes Jodgehalt) bei funktionellen Störungen der Schildrüse beachten...

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Kranke Schilddrüse schädigt auch unser Herz

Die Schilddrüse beeinflusst mit ihren Botenstoffen nahezu jede Zelle unseres Körpers. 

Eine Fehlfunktion wirkt sich daher auch auf Herz und Kreislauf aus. 

Doch auch Herzmedikamente können ungünstige Wirkung auf die Schilddrüse haben

Die Schilddrüse ist ein kleines, aber äußerst wirkmächtiges Organ: 

Sie produziert Substanzen, die den kompletten Organismus beeinflussen – die Schilddrüsenhormone. Praktisch alle Zellen des Körpers stehen unter der Regie dieser chemischen Botenstoffe. 

Besonders ausgeprägt sind die Effekte der Schilddrüsenhormone T3 (Trijodthyronin) und T4 (Thyroxin) auf Herz und Kreislauf, deren zentrale Steuerung durch das Gehirn erfolgt. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzfachLink: Labor Schildrüse - Diagnostische Pfade 

Beide Hormone sind unerlässlich für den Stoffwechsel des Körpers und wahre Multiplayer. 

Schilddrüsenhormone
- regulieren den Energieverbrauch,
- sind wichtig für das Aufrechterhalten der Körpertemperatur,
- regulieren Blutdruck und Cholesterinspiegel,
- bestimmen die Funktionen des Gehirns und der Muskeln,
- spielen entscheidend mit bei Wachstum und Entwicklung und noch vieles mehr.

„Das Herz ist ein wesentliches Zielorgan der Schilddrüsenhormone“, betont der Hamburger Kardiologe Prof. Dr. Thomas Meinertz, 

 „Die Botenstoffe der Schilddrüse regulieren die Kraft des Herzens, die Herzschlagfolge, also die Herzfrequenz, und das zirkulierende Blutvolumen. 

Eine Funktionsstörung der Schilddrüse wirkt sich deshalb immer auch auf Herz und Kreislauf aus.

“ Bei einer Erkrankung des Herz-Kreislauf-Systems müsse daher stets an die Schilddrüse gedacht werden, betont Meinertz.

 „Trotzdem wird die Diagnose oft erst mit Verspätung und als Zufallsbefund gestellt.“

Klein, aber wirkmächtig
Kaum daumengroß und nur 20 bis 30 Gramm schwer liegt die Schilddrüse wie ein Schild unterhalb des Kehlkopfs. Ihre beiden mit einer Gewebebrücke verbundenen Seitenlappen umspannen die Luftröhre in der Form eines Schmetterlings. 

Daher spricht man häufig auch von der „Schmetterlingsdrüse“. 

• In unserem Gehirn sitzt die kirschkerngroße Hirnanhangdrüse (Hypophyse), die wiederum eng mit dem Hypothalamus verbunden ist, einem Areal im Zwischenhirn. 

• Beide zusammen regeln über Steuerhormone die Funktion aller Hormondrüsen. 

• Für die Schilddrüse zuständig ist das vom Hypothalamus gebildete Steuerhormon TRH (Thyreotropin Releasing Hormone). 

Es gelangt in die Hypophyse und veranlasst sie dazu, ein weiteres Hormon zu produzieren: 

Das schilddrüsenstimulierende Hormon TSH. 

Mit dem Blut gelangt TSH in die Schilddrüse und beauftragt deren Zellen, die Schilddrüsenhormone T3 (Trijodthyronin) und T4 (Thyroxin) zu bilden. 

Herzmuskelzellen sind hauptsächlich auf T3 angewiesen.

Schilddrüsenüberfunktion macht sich mit Herz-Kreislauf-Beschwerden bemerkbar
„Dass eine überaktive Schilddrüse mit Herz-Kreislauf-Beschwerden einhergehen kann, sollten sowohl Patienten als auch ihr behandelnder Arzt mitbedenken, wenn entsprechende Symptome auftreten“, betont der Internist Prof. Dr. Franz Rinninger, Facharzt für Endokrinologie und Diabetologie am Universitätsklinikum Hamburg- Eppendorf (UKE). 

Eine solche Überfunktion der Schilddrüse, in der Medizin Hyperthyreose genannt, kommt bei einer unter 100 Personen vor. Die Schilddrüse schüttet dabei zu viele Hormone aus und kurbelt Herz und Kreislauf an, beide arbeiten unnötigerweise auf Hochtouren. 

• „Die Folge sind dann Herzrasen oder Herzstolpern, Zittern, Nervosität und Unruhe sowie ein erhöhter Blutdruck“, berichtet Rinninger.

Nicht oder nur unzureichend behandelt, könne eine Schilddrüsenüberfunktion zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen, beispielsweise zu Vorhofflimmern, führen oder gar lebensbedrohlich verlaufen, so der Internist. 

Bei der Hyperthyreose unterscheidet man zwei Verlaufsformen: 

Die latente Form, die keine Beschwerden verursacht, und die manifeste mit deutlichen Beschwerden.  

• Die latente Form wird häufig übersehen, nicht selten ist Vorhofflimmern das einzige darauf hindeutende Zeichen. 

Eine manifeste Überfunktion zeigt in der Blutanalyse erhöhte T3- und T4-Werte. 

„Die manifeste Überfunktion ist behandlungsbedürftig und es werden Thyreostatika gegeben, die die Bildung der Schilddrüsenhormone hemmen“, erklärt Rinninger

Funktionsstörung der Schilddrüse durch Herzmedikamente

• Bei Patienten mit Herzerkrankungen ist wiederum das Medikament Amiodaron nicht selten der Grund für eine Funktionsstörung der Schilddrüse. 

• Amiodaron ist der am häufigsten eingesetzte und effektivste Arzneistoff, um Herzrhythmusstörungen zu behandeln, die mit einer schnellen Herzschlagfolge einhergehen (tachykarde Herzrhythmusstörung). 

• Bei 20 bis 25 Prozent der länger mit Amiodaron behandelten Patienten kann das Medikament jedoch aufgrund seines hohen Jodgehalts funktionelle Störungen der Schilddrüse auslösen. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzfachLink: Medikamentenspiegel Amiodaron Erhebung 

Es kann, abhängig von der geografischen Lage (Jodversorgung), zu einer Unterfunktion (Hypothyreose) oder einer Überfunktion (Hyperthyreose) kommen. 

Allerdings sind bei einer von Amiodaron ausgelösten Hyperthyreose die typischen Zeichen einer Überfunktion oft abgeschwächt oder gar nicht vorhanden. 

Blutuntersuchungen zeigen dann allerdings einen erniedrigten Wert des Steuerhormons TSH und deutlich erhöhte Werte des Schilddrüsenhormons T3, oft fünffach über den oberen Grenzwert hinaus. 

•  „Schilddrüsennebenwirkungen sind unter einer Therapie mit dem Herzrhythmusmedikament Amiodaron so häufig, dass eine regelmäßige Kontrolle der Schilddrüsenfunktion vor und während der Amiodaron-Therapie zwingend erforderlich ist“, mahnt Prof. Rinninger.

Am meisten gefürchtete Nebenwirkung: Stoffwechsel-Entgleisung

• Die gefürchtetste Nebenwirkung ist, wenn sie unentdeckt und unbehandelt bleibt, die „Amiodaron-induzierte Thyreotoxikose“ (AIT), ein durch die Funktionsstörung der Schilddrüse verursachtes Entgleisen des Stoffwechsels. 

• Sie beruht auf zwei unterschiedlichen Mechanismen; hinsichtlich der Behandlung muss deshalb zwischen einer AIT vom Typ 1 und einer AIT vom Typ 2 unterschieden werden. 

• Die AIT Typ 1 geht einher mit einer vermehrten Bildung von Schilddrüsenhormonen, die Beschwerden treten meist früh auf. 

Die Betroffenen leiden zudem meist bereits vor Beginn der Amiodaron-Einnahme an einer Schilddrüsenerkrankung, etwa an einem Morbus Basedow oder an einer Schilddrüsenautonomie. 

„Bei derart vorbelasteten Patienten kann der hohe Jodgehalt des Medikaments die Überfunktion der Schilddrüse provozieren. 

Bei Personen hingegen, bei denen keine Vorerkrankung der Schilddrüse besteht, verändern sich die Schilddrüsenwerte unter einer Behandlung mit Amiodaron in der Regel nur geringgradig; die Funktion der Schilddrüse bleibt letztlich normal“, erklärt Herzspezialist Prof. Meinertz. 

Bei einer AIT Typ 1 sei es erforderlich, Amiodaron abzusetzen. 

Zusätzlich erfolge eine medikamentöse Therapie mit Thyreostatika.

• Die AIT vom Typ 2 tritt spät, meist Monate nach Beginn der Amiodaron-Therapie auf. 

• Das Medikament schädigt die Zellen der Schilddrüse unmittelbar, es kommt zu einer zerstörerischen Entzündungsreaktion (destruktive Thyreoiditis). 

Infolgedessen werden Schilddrüsenhormone unkontrolliert freigesetzt. 

Eine AIT vom Typ 2 wird mit Glukokortikoiden, entzündungshemmenden Medikamenten, behandelt. 

Nicht selten muss bei unzureichendem Therapierfolg dann die Schilddrüse operativ entfernt werden (Thyreoidektomie). 

Danach kann jedoch die Behandlung mit dem Rhythmusmedikament Amiodaron fortgeführt werden.

Service
Mehr Informationen zu diesem Thema bietet der Experten-Beitrag „Das getriebene Herz“ von Prof. Thomas Meinertz und Prof. Franz Rinninger in der aktuellen Ausgabe der Herzstiftungs-Zeitschrift HERZ heute 4/2023 mit dem Titel „Das mitleidende Herz“. Ein Exemplar dieser Ausgabe kann kostenfrei unter Tel. 069 955128-400 oder unter bestellung@herzstiftung.de angefordert werden. 

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Prof. Dr. Timo Strünker: Funtionsverlust von CatSper - Änderung der Schlagmuster des Spermienschwanzes des Mannes (die Insemination)

Medizin am Abend Berlin  - MaAB-Fazit: Defekter Kalziumkanal im Spermienschwanz macht Männer unfruchtbar und lässt Kinderwunschbehandlungen scheitern

• Bei der Hälfte der Paare, die auf natürlichem Weg keine Kinder bekommen können, liegt die Ursache beim Mann. 

Eine neue Studie identifiziert den Ionenkanal „CatSper“, der den Kalziumhaushalt von Spermien steuert, als häufige Ursache von bislang unerklärlicher männlicher Unfruchtbarkeit: 

Funktioniert CatSper nicht, bleiben die Spermien in der Hülle der Eizelle stecken und können diese nicht befruchten. 

• Ein Forschungsteam der Universität Münster konnte CatSper jetzt mithilfe eines neuen Labortests auf die Schliche kommen, der betroffene Männer identifiziert. 

Die Studienergebnisse sind nun in der Fachzeitschrift „The Journal of Clinical Investigation“ erschienen. 

Schlagmusters eines Spermiums vor (l.) und nach (r.) CatSper-Aktivierung. Der kräftigere Schlag ist für die Befruchtung entscheidend Uni MS/AG Strünker

Bei der Hälfte der Paare, die auf natürlichem Weg keine Kinder bekommen können, liegt die Ursache beim Mann. Eine neue Studie identifiziert den Ionenkanal „CatSper“, der den Kalziumhaushalt von Spermien steuert, als häufige Ursache von bislang unerklärlicher männlicher Unfruchtbarkeit: Funktioniert CatSper nicht, bleiben die Spermien in der Hülle der Eizelle stecken und können diese nicht befruchten. 

Um eine derart bedingte Unfruchtbarkeit zu entdecken, fehlten der Medizin bislang die Mittel. 

Ein Forschungsteam der Universität Münster konnte CatSper jetzt mithilfe eines neuen Labortests auf die Schliche kommen, der betroffene Männer identifiziert. Die Studienergebnisse, die es ermöglichen, die Diagnostik und Behandlung ungewollt kinderloser Paare zu verbessern, erschienen jetzt in der Fachzeitschrift „The Journal of Clinical Investigation“.

Jedes sechste Paar kann auf natürlichem Weg keine Kinder bekommen.  

Häufig bleibt die Ursache rätselhaft. 

So liefert bei vielen unfruchtbaren Paaren die Samenanalyse beim Mann unauffällige Werte: 

Anzahl, Aussehen und Beweglichkeit der Spermien sind normal. 

Das Problem: 

ohne spezifische Diagnose keine evidenzbasierte Kinderwunschbehandlung – betroffene Paare berichten daher oft von gescheiterten Behandlungsversuchen.

Warum können Männer trotz normaler Ergebnisse bei der Samenprobe keine Kinder zeugen? 

Dieser Frage ist ein interdisziplinäres Forschungsteam der Universität Münster nachgegangen. „Wir haben schon lange vermutet, dass CatSper eine Rolle dabei spielt“, sagt Prof. Dr. Timo Strünker vom Centrum für Reproduktionsmedizin und Andrologie (CeRA). Mit seinen Kolleginnen und Kollegen konnte er bereits vor einigen Jahren zeigen, dass Spermien mithilfe von CatSper Botenstoffe wahrnehmen, die von der Eizelle ausgeschüttet werden. 

Diese aktivieren CatSper, woraufhin Kalzium in den Spermienschwanz einströmt, was wiederum dessen Schlagmuster verändert. 

Das ist für die Befruchtung entscheidend, so die Vermutung. Deshalb haben die Forscher einen Test entwickelt, mit dem sie die Aktivität von CatSper in Spermien von fast 2.300 Männern bestimmt haben.

Es stellte sich heraus, dass etwa jeder hundertste unfruchtbare Mann mit unauffälliger Samenprobe einen Funktionsverlust von CatSper aufweist.  

„Die häufigste Ursache sind genetische Veränderungen, die eine der Komponenten des Ionenkanals betreffen“ ergänzt der Reproduktionsgenetiker Prof. Dr. Frank Tüttelmann. 

• Die Änderungen am Schlagmuster, die CatSper vermittelt, sind erforderlich, damit sich die Spermien durch die feste Eihülle bohren können. 

Deshalb scheitern bei CatSper-bedingter Unfruchtbarkeit die Insemination – das heißt, das Einbringen der Spermien direkt in die Gebärmutter unmittelbar vor dem Eisprung – und die klassische In-vitro-Fertilisation (Befruchtung im Reagenzglas) als Kinderwunschbehandlungen, so eine wichtige Erkenntnis des Teams: 

Bei beiden Methoden müssen die Spermien die Eizelle nämlich selbstständig befruchten. 

Betroffenen Männern oder Paaren konnte, wie die Studie zeigt, der Kinderwunsch nur mit der sogenannten ICSI-Methode erfüllt werden, bei der ein Spermium direkt in die Eizelle injiziert wird.

„Unsere Studie ermöglicht, künftig eine CatSper-bedingte Unfruchtbarkeit frühzeitig zu erkennen und eine evidenzbasierte Auswahl der notwendigen Kinderwunschbehandlung zu treffen“, resümiert Prof. Dr. Sabine Kliesch, Chefärztin der Abteilung für Klinische und Operative Andrologie des CeRA.

„Damit können wir für die Paare das medizinische Risiko minimieren und gleichzeitig die Erfolgsaussichten maximieren.“

Neben CatSper gibt es noch eine ganze Reihe weiterer Proteine, die das Schlagmuster des Spermienschwanzes beeinflussen. 

Diese hat die DFG-Forschungsgruppe „Male Germ Cells“ (KFO326), unter deren Dach die neuen Erkenntnisse gewonnen wurden, bereits im Visier. 

Das Ziel ist, in den nächsten Jahren systematisch die Rolle dieser Proteine bei ungewollter Kinderlosigkeit aufzuklären und so die Diagnostik und Behandlung stetig zu verbessern. 

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Prof. Dr. Timo Strünker
Molecular Reproductive Physiology
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Dr. Kathrin Kottke Universität Münster

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Originalpublikation:

https://doi.org/10.1172/JCI173564

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https://www.medizin.uni-muenster.de/cera/ Center of Reproductive Medicine and Andrology
https://www.medizin.uni-muenster.de/male-germ-cells/home/ DFG-Forschungsgruppe „Male Germ Cells“ (KFO326)

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Dr. Thomas Schreiner: Schlaf und Erinnerungsvermögen: Auswirkungen im Zusammenhang mit der Atmung (Schlafstörungen, Atemstörungen, nachlassender Gedächtnisfuktion)

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Gedächtnisforschung: Atmung im Schlaf beeinflusst Gedächtnisprozesse

• Forschende der LMU, des MPI für Bildungsforschung und der University of Oxford haben untersucht, wie sich Schlaf auf das Erinnerungsvermögen auswirkt. 

• Dabei fanden sie einen Zusammenhang zwischen der Atmung und dem Auftauchen bestimmter Hirnaktivitätsmuster im Schlaf, die mit der Reaktivierung von Gedächtnisinhalten zusammenhängen.

• Aus den Daten lassen sich mögliche Folgen von gesunder oder gestörter Atmung auf das Gedächtnis ableiten.

Wie werden Erinnerungen im Schlaf gefestigt?

Forschende um Dr. Thomas Schreiner, Leiter der Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe am Department Psychologie der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), konnten bereits im Jahr 2021 zeigen, dass ein direkter Zusammenhang zwischen dem Auftreten bestimmter schlafbezogener Hirnaktivitätsmuster und der Reaktivierung von Gedächtnisinhalten im Schlaf besteht. 

Ob diese Muster von einem zentralen Schrittmacher gesteuert werden, war bisher allerdings unklar. 

Nun analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit Forschenden des MPI für Bildungsforschung in Berlin und der University of Oxford die Daten erneut und konnten zeigen, dass die Atmung den Takt vorgibt. 

„Mit anderen Worten: 

Unsere Atmung beeinflusst, wie Erinnerungen im Schlaf gestärkt werden“, sagt Schreiner.

Lernvorgänge im Schlaflabor untersucht

Für ihre ursprüngliche Studie zeigten die Forschenden 20 Studienteilnehmerinnen und -teilnehmern im Rahmen von zwei Sitzungen 120 Bilder. Alle Aufnahmen waren mit bestimmten Wörtern assoziiert. Anschließend schliefen die Probandinnen und Probanden rund zwei Stunden lang im Schlaflabor. Danach wurden die erlernten Assoziationen abgefragt. Während der gesamten Lern- und Schlafzeit wurden sowohl die Hirnaktivität mittels EEG, als auch die Atmung aufgezeichnet.

Dabei fanden sie, dass während der Anwesenheit von sogenannten Langsamen Oszillationen (slow oscillations) und Schlafspindeln – das sind kurze Phasen erhöhter Hirnaktivität – zuvor gelernte Inhalte vom schlafenden Gehirn spontan reaktiviert wurden. 

• „Die Präzision der Kopplung dieser schlafbezogenen Hirnrhythmen nimmt von der Kindheit bis zum Erwachsenwerden zu und lässt dann mit dem Altern nach“, sagt Schreiner.

Atmung und Hirnaktivität hängt zusammen

Die Atemfrequenz verändert sich ebenfalls mit dem Alter. 

Daher überprüften die Forschenden die Daten nun in Verbindung mit der aufgezeichneten Atmung und konnten tatsächlich einen Zusammenhang nachweisen: 

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass unsere Atmung und das Auftreten der charakteristischen Oszillations- und Spindelmuster in einer direkten Beziehung zueinander stehen“, sagt Schreiner. 

„Andere Studien haben zwar bereits einen Zusammenhang von Atmung und Kognition während der Wachphase gezeigt. 

• Unsere Arbeit macht nun deutlich, dass Atmung auch für die Erinnerungsverarbeitung während des Schlafs wichtig ist.“

• Ältere Menschen leiden oft an Schlafstörungen, Atemstörungen und an nachlassender Gedächtnisfunktion. 

Ob es hier Zusammenhänge gibt und ob Interventionen, etwa mit CPAP-Masken, die schon jetzt bei Schlafapnoe zum Einsatz kommen, aus kognitiver Sicht sinnvoll sind, möchte Schreiner nun weiter untersuchen. 

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Dr. Thomas Schreiner
Leiter der Emmy Noether Gruppe
Department Psychologie
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Ludwig-Maximilians-Universität München 

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Fax: 089/338297
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Originalpublikation:

Schreiner T, Petzka M, Staudigl T & Staresina BP. Respiration modulates sleep oscillations and memory reactivation in humans. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-023-43450-5

Oberärztin Professorin Dr. Alexandra Dopfer-Jablonka: Immunreaktion nach der Impfung - Antikörperanstieg (B-Zellen) und T-Zellen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wirksamkeit der neuen Omikron-Booster bestätigt

MHH-Studie untersucht Biontech-Impfstoff für die Auffrischungsimpfung gegen die aktuelle Corona-Variante XBB1.5 

 

Wirksamkeit bestätigt: der an die Omikron-Variante XBB.1.5 angepasste Corona-Booster-Impfstoff von Biontech. Karin Kaiser Karin Kaiser/MHH

Die Pandemie ist überwunden, doch nach wie vor infizieren sich in Deutschland viele Menschen mit dem Coronavirus. 

Vor allem die aktuellen Omikron-Varianten sind hoch ansteckend. 

• Die neuen Auffrischungsimpfstoffe von Biontech und Moderna sind speziell an die Omikron-Sublinie XBB.1.5 angepasst. 

Allerdings fehlte bislang der Nachweis für die Wirksamkeit der neuen Booster. 

Eine Studie der Klinik für Rheumatologie und Immunologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) schließt nun diese Lücke. In Kooperation mit dem MHH-Institut für Immunologie und dem Deutschen Primatenzentrum Göttingen haben die Forschenden die weltweit erste Publikation über den neuen XBB.1.5 basierten Impfstoff von Biontech veröffentlicht. 

Im Rahmen der „COVID-19 Contact (CoCo)“-Studie der MHH wurden 53 MHH-Beschäftigte untersucht, die den Impfstoff erhalten haben. 

Anschließend wurde deren Immunreaktion gemessen. 

Das Ergebnis: 

Nach der Impfung mit dem neuen Booster waren die Antikörper gegen Omikron Varianten deutlich angestiegen. 

Die Arbeit ist in der renommierten Fachzeitschrift „The Lancet Infection Diseases“ veröffentlicht worden.

Immunabwehr gestärkt

„Wir haben nicht nur eine große Menge neutralisierender Antikörper gegen Omikron XBB.1.5 gefunden, sondern auch gegen andere Unter-Varianten“, sagt die Oberärztin Professorin Dr. Alexandra Dopfer-Jablonka, die gemeinsam mit ihrem Klinikkollegen Professor Dr. Georg Behrens die Immunstudie leitet. 

Das bedeutet, der Impfstoff ruft die Immunabwehr nicht nur gegen die aktuell dominierende Corona-Variante XBB.1.5 auf den Plan, sondern aktiviert die körpereigene Abwehr auch gegen die sich gerade ausbreitende Varianten „Pirola“ (BA2.86) und „Eris“ (EG1.5). 

„Die B-Zellen, die Antikörper gegen Omikron produzieren, wurden signifikant mehr und auch die T-Zellen wurden durch die Impfung gestärkt“, erklärt die Rheumatologin. 

„Die Daten zeigen, dass die neue Booster-Impfung ihr Ziel erreicht und darüber hinaus auch Antikörper gegen neue SARS-CoV-2 Varianten induziert.“

Verteidigung in zwei Richtungen

Der neue Booster ist wie auch die ersten Corona-Impfstoffe von Biontech und Moderna wieder ein mRNA-Impfstoff, besteht also aus Boten-RNA (messenger RNA). 

Das Prinzip: 

Die mRNA enthält die genetische Information für den Bauplan des sogenannten Spikeproteins, das auf der Oberfläche des Coronavirus sitzt und mit dessen Hilfe das Virus in die Zellen gelangt. In den Körperzellen wird diese genetische Information abgelesen und das Spikeprotein produziert. Das Immunsystem erkennt das Protein als körperfremd, löst eine Abwehrreaktion aus und entwickelt einen Immunschutz. Anders als die bivalenten Impfstoffe der letzten Saison, enthalten die neuen Vakzine ausschließlich mRNA der Omikron-Variante. „Die neuen Booster aktivieren dennoch eine Verteidigung nach hinten und eine nach vorn“, stellt Professorin Dopfer-Jablonka fest. Zwar wurde in der Studie nur der Impfstoff von Biontech untersucht. 

„Da das Moderna-Vakzin jedoch ebenfalls auf XBB.1.5 angepasst ist, erwarten wir hier eine entsprechende Wirksamkeit.“ 

Das gleiche gelte für den Auffrischungsimpfstoff des Herstellers Novavax, der ebenfalls auf XBB.1.5 angepasst und von der Europäischen Kommission zugelassen wurde.

Arbeit basiert auf CoCo-Studie der MHH

„Die Arbeit ist wieder ein großer Teamerfolg und das Ergebnis der CoCo-Studie, die durch die Mitarbeitenden der MHH ermöglicht und unterstützt wird“, betont Professor Behrens. 

Die CoCo-Studie startete im März 2020. 

Mit Hilfe von Blutproben werden Immunreaktionen gegen SARS-CoV2 bei Beschäftigten der MHH und angegliederten Einrichtungen untersucht. 

„Auch können unsere Daten wesentlich dazu beitragen, die Langzeit- Immunantwort gegen SARS-CoV-2 besser zu verstehen und den Impferfolg zu beurteilen“, sagt der Mediziner.

Eine Auffrischungsimpfung mit dem neuen, angepassten Impfstoff ist laut Ständiger Impfkommission (Stiko) für alle empfehlenswert, die 60 Jahre oder älter sind. 

Zudem sollten sich alle Menschen boostern lassen, die wegen einer Grunderkrankung ein besonderes Risiko für einen schweren Krankheitsverlauf haben. 

Außerdem empfiehlt die Stiko die Auffrischungsimpfung für Bewohnerinnen und Bewohner von Pflegeheimen sowie für Beschäftigte im Pflege- und Gesundheitsbereich. 

Die Auffrischungsimpfung sollte jährlich wiederholt werden, vorzugsweise im Herbst. 

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Originalpublikation:

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Prof. Dr. Björn Eskofier: Schwangerschaftsbedingte Symptome

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wann Schwangere besonders müde sind

Forschungsteam der FAU analysiert Big-Data-Datensatz über schwangerschaftsbedingte Symptome

• Ob Müdigkeit, Rückenschmerzen oder Schlafprobleme – während der Schwangerschaft treten Symptome auf, die fast allen Frauen zu schaffen machen. 

Wann welche Beschwerden besonders häufig sind und wie sie verlaufen, hat ein interdisziplinäres Forschungsteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) untersucht. 

Das Team nutzte dafür einen anonymisierten Big-Data-Datensatz einer Schwangerschafts-App.

• Jede Schwangerschaft ist einzigartig, doch fast alle Schwangeren haben mit ähnlichen schwangerschaftsbedingten Symptomen zu tun: 

Sie sind müde,  

haben Rückenschmerzen,

klagen über Verstopfung, 

Schlafprobleme,

 oder Atemnot.

 „Diese Symptome sind schon lange bekannt. 

Aber wann sie im Lauf der Schwangerschaft auftreten, wie sie genau verlaufen und sich gegenseitig beeinflussen, ist bislang nicht gut erforscht“, erklärt Prof. Dr. Björn Eskofier. 

„Wir müssen das Auftreten dieser Symptome besser verstehen lernen, um Schwangerschaftsvorsorge, aber auch therapeutische Maßnahmen gezielter weiterentwickeln zu können.“ 

Der Inhaber des Lehrstuhls für Maschinelles Lernen und Datenanalytik der FAU koordiniert gemeinsam mit Prof. Dr. Matthias W. Beckmann (Klinikdirektor und Lehrstuhlinhaber des Lehrstuhls für Geburtshilfe und Frauenheilkunde) sowie Prof. Dr. Peter A. Fasching (Professur für Translationale Frauenheilkunde und Geburtshilfe) von der Frauenklinik des Uniklinikums Erlangen das interdisziplinäre Forschungsprojekt SMART Start. 

Mit im Boot ist auch Prof. Dr. Oliver Schöffski vom Lehrstuhl für Gesundheitsmanagement der FAU sowie Prof. Dr. Matthias Braun vom Lehrstuhl für Systematische Theologie und Ethik der Universität Bonn. Gemeinsam wollen die Wissenschaftler auf Grundlage einer breiten Datenbasis Impulse zur Digitalisierung in der Schwangerschaftsvorsorge in Deutschland geben.

• Müde im ersten Trimester

Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts analysierte Michael Nissen, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Lehrstuhl für Maschinelles Lernen und Datenanalytik, einen Big-Data-Datensatz des deutschen Schwangerschafts-App-Herstellers keleya.  

Schwangere Frauen können in der keleya-App ihre individuellen Symptome auswählen. 

Anschließend erhalten sie angepasste und individuell zusammengestellte Informationen und Inhalte.

• „Am häufigsten sind Frauen während der Schwangerschaft von Müdigkeit betroffen. 

Das gaben 92,9 Prozent der Nutzerinnen an. Es folgen Rückenschmerzen mit 92,6 Prozent, Kurzatmigkeit mit 81,0 Prozent und Schlafstörungen mit 79,4 Prozent “, fasst Nissen die Ergebnisse zusammen. 

„Interessant ist, dass jedes einzelne Symptom ein eindeutiges Zeitmuster aufweist“, erklärt der Informatiker. 

Müdigkeit erreicht demnach im ersten Trimester der Schwangerschaft ihren Höhepunkt, Kopfschmerzen treten vor allem um die 15. Schwangerschaftswoche auf, Durchfall tendenziell zu Beginn und am Ende der Schwangerschaft mit einem deutlichen Minimum um Schwangerschaftswoche 20. 

• Und Schlafprobleme nehmen während der gesamten Schwangerschaft stetig zu.

Schlafprobleme können mit Schwangerschaftserkrankungen zusammenhängen

Einige der Symptome haben nicht nur einen Einfluss auf die Lebensqualität. 

Sie hängen auch mit unerwünschten Folgen für die Schwangerschaft zusammen. 

So ist aus der Literatur bekannt, dass Schlafstörungen mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für Kaiserschnitte, Frühgeburtlichkeit und Schwangerschaftsdepressionen verknüpft sind. 

Daher ist die Symptomforschung relevant.

Großer Datensatz für die Forschung verfügbar

Keleya stellte der FAU einen großen anonymisierten Datensatz von Nutzerinnen der App für Forschungszwecke zur Verfügung und trägt so unmittelbar zum Erkenntnisgewinn in der Wissenschaft bei – ein gelungenes Beispiel für eine erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschung. Insgesamt 183.732 Frauen haben mit dem Symptomtracker der App ihre schwangerschaftsbezogenen Symptome erfasst. Sie zeichneten mehr als 1,5 Millionen Symptome auf. Diesen riesigen Datensatz werteten die Forscherinnen und Forscher aus und erstellten Symptomverlaufskurven mit wöchentlichen Symptomberichten für 15 unterschiedliche schwangerschaftsbedingte Symptome. „Die Größe des Datensatzes übersteigt vorherige Arbeiten um ein Vielfaches“, ergänzt Nissen. Darüber hinaus entstammt der Datensatz der „echten Welt“ (real-world evidence). Das kann dazu beitragen, mögliche Verzerrungen und Benachteiligung in der medizinischen Forschung zu verringern und ein breites Bild außerhalb klassischer medizinischer Studien liefern.

Unterschiede im Nutzungsverhalten

Ein Problem von Gesundheits-Apps kann das Nutzungsverhalten sein. 

Einige Nutzerinnen probieren die App nur ein einziges Mal aus. 

„Wir konnten zeigen, dass sich diese Daten kaum von sehr aktiven Nutzerinnen unterscheiden“, erläutert Nissen. 

Damit können auch die Daten von Einmal-Nutzerinnen für Forschungszwecke verwendet werden.

Sekundärnutzung von Branchendaten

Insgesamt stellt die Arbeit mehrere bisher unbekannte oder umstrittene Symptomverläufe klar und übertrifft vorherige Arbeiten im Umfang deutlich. „Unsere Arbeit unterstreicht das Potenzial der Sekundärnutzung von Branchendaten“, betont der Doktorand. „Die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie kann dazu beitragen, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen.“

Zur kompletten Studie in npj Digital Medicine:
 

https://www.nature.com/articles/s41746-023-00935-3

Medizin am Abend Berlin DirektKontakt

www.medizin-am-abend.blogspot.com

 

 

 

 

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Michael Nissen
Lehrstuhl für Maschinelles Lernen und Datenanalytik
Tel.: 09131/85-20286
michael.nissen@fau.de 

Blandina Mangelkramer Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

http://www.fau.de/

Schlossplatz 4
91054 Erlangen
Deutschland
Bayern

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Originalpublikation:

https://www.nature.com/articles/s41746-023-00935-3

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