Epileptische Aktivität im Gehirn zeichnet sich durch wiederkehrende Signale mit hoher Amplitude im Elektroenzephalogramm (EEG) und in Aufnahmen lokaler Feldpotentiale aus. Diese besondere Form neuronaler Aktivität unterscheidet sich stark von der Aktivität im gesunden Zustand. Zwischen epileptischen Episoden können elektrophysiologische Aufnahmen neuronaler Aktivität allerdings komplett normal erscheinen. Zeichen des pathologischen Zustands des Netzwerks, der schließlich permanent besteht, sollten aber auch in der Aktivität zwischen epileptischen Zuständen zu finden sein. Dies gilt ebenfalls für jene Formen neuronaler Aktivität, die konkret zu epileptischen Zuständen führt. Forscher aus Freiburg haben nun gezeigt, dass die Verbindungen zwischen Gehirnstrukturen sich bereits zwischen epileptischen Episoden messbar von der Kopplung im gesunden Zustand unterscheidet.
In ihrer Forschung, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift Epilepsia publiziert wurden, machten Ulrich Froriep und seine Kollegen aus dem Bernstein Center, dem Neurocenter der Universitätsklinik und von IMTEK Gebrauch von einem Mausmodell der Temporallappen-Epilepsie, um solche Vorzeichen zu suchen. Die Mäuse, deren Epilepsie künstlich hervorgerufen wurde, reproduzierten mehrere Aspekte von Epilepsie, die auch bei Menschen gefunden werden. Dies beinhaltet beispielsweise die wiederkehrende epileptische Aktivität und den charakteristischen Zellverlust in unterschiedlichen Bereichen des Hippocampus, einer Region, die oft mit mesialer Temporallappenepilepsie verbunden ist. Diese spezielle Form der Epilepsie ist im Menschen oft resistent gegen pharmakologische Behandlungsmethoden.
Bei gesunden Mäusen war die Aktivität in einer Frequenzspanne, die als "Theta-Band-Aktivität" (4-8 Hz) bezeichnet wird, über Unterbereiche des Hippokampus und den Bereich, aus dem diese Nervenzellen ihren Input erhalten (dem sogenannten entorhinalen Kortex) synchronisiert. Bei epileptischen Mäusen dagegen war die Taktung der Schwingungen zwischen dem Hippokampus und dem entorhinalen Kortex auffallend verschoben. Davon abgesehen schien diese Periode der Gehirnaktivität komplett normal. Mit Hilfe eines Berechnungsmodells dieser neuronalen Netzwerke konnten Froriep und seine Mitautoren diese Ergebnisse mit einem Zellverlust in einer kleinen Region des Hippocampus verbinden.
Obwohl diese Studie an Mäusen durchgeführt wurde, könnten sich weitere Analysen der Interaktion zwischen unterschiedlichen Regionen gekoppelter Netzwerke während solcher Perioden als nützlich erweisen, um Epilepsie auch beim Menschen zu diagnostizieren.
Originalveröffentlichung (open access):
Ulrich P. Froriep, Arvind Kumar, Delphine Cosandier-Rimélé, Ute Häussler, Antje Kilias, Carola A. Haas and Ulrich Egert (2012) Altered theta coupling between medial entorhinal cortex and dentate gyrus in temporal lobe epilepsy. Epilepsia (Early View) DOI: 10.1111/j.1528-1167.2012.03662.x