Forschung

Wie Physiker die Migräne stoppen wollen

Jede vierte Frau und jeden zwölften Mann plagt regelmäßig die Migräne. Was sich bei ihnen im Kopf abspielt, diskutierten Forscher beim Workshop "Physik der Migräne" im Rahmen der Tagung über Computer-Neurowissenschaften in Berlin.

- Ein Phänomen fesselt Physiker und Neurologen gleichermaßen: Eine Attacke kündigt sich bei jedem Fünften mit Lichtblitzen im Sehfeld an, die verschwommenen Flecken weichen.

Diese Migräne-Aura wird von einer sich ausbreitenden Erregungshemmung im Kopf hervorgerufen. Die elektrische Spannung in den Nervenzellen sackt ab. Die Spannung ist zwar notwendig, damit die Neuronen überhaupt Informationen übertragen können. Aber wenn sie länger anhält, erfasst diese sogenannte Depolarisation im Dominoeffekt auch Nachbarzellen und löst eine sich ausbreitende Erregungshemmung aus. Sie pflanzt sich wie eine Welle mit drei bis fünf Millimetern pro Minute im Gehirn fort.

Forscher versuchen, diese Lawine im Kopf besser zu verstehen. "Man nahm bisher an, dass sie eine komplette Gehirnhälfte erfasst", sagt Markus Dahlem, Physiker von der Technischen Universität Berlin. Doch in dieses Bild passte nicht, dass die neurologischen Symptome sehr begrenzt auftreten. So erfassen etwa die Sehstörungen nur kleine Bereiche des Gesichtsfeldes.

Dahlem simulierte das Phänomen im Computer und fand heraus, dass sich die Symptome nur erklären lassen, wenn die Erregungshemmung ein kleines Areal des Gehirns durchläuft. "Es sind lediglich zwei bis drei Prozent der Hirnrinde betroffen", sagt er. Nach seinen Berechnungen passte die Sehstörung eines Patienten sogar exakt zu dem Pfad, den die Welle über die Hirnrinde nahm. "Der Patient sieht den Verlauf in seinem Kopf."

In Dahlems Simulationen war die ausbreitende Erregungshemmung sehr anfällig für Störsignale. Durch ein gezieltes äußeres Signal konnte er die Lawine stoppen. Am PC ist er tatsächlich Herr der Migräne. Er tastet die physikalischen Charakteristika der Welle ab und speist dann eine künstlich erzeugte Gegenwelle in sein Modell ein. Schon kommt die Lawine zum Stillstand. Die Migräne ist gestoppt, zumindest in der Theorie.

Dasselbe Prinzip der Signalrückkopplung verfolgt auch Rubem Carlos Guedes von der brasilianischen Universität in Recife, der das Gehirn von Mäusen einem Magnetfeld aussetzte. Diese Magnetstimulation könnte die Erregungshemmung aufhalten. Guedes beobachtete jedoch, dass das nicht immer klappt. "Es geht beides: Sie lässt sich stoppen oder beschleunigen. Wir müssen nur die richtigen Parameter finden", sagt Dahlem. In der Tat gingen die Attacken bei Patienten in zwei placebokontrollierten Studien zur Magnetstimulation zurück. Die Beschwerden verschwanden jedoch nicht vollständig.

Für Dahlem ist Migräne Physik im Kopf, die sich mit ebensolcher bekämpfen lässt. "Das ist das Spannende", sagt er. Zugleich ernüchtern die Rechnungen seiner Kollegen: Hat die Welle eine bestimmte Schwelle überschritten, läuft sie unaufhaltsam weiter, sagt George Somjen, Migräneforscher vom Duke University Medical Center in Durham. Sie läuft bis in tiefere Regionen des Gehirns und endet von selbst - weshalb und wann, weiß allerdings niemand.

Umstritten ist auch, ob die Lawine die Ursache für den Kopfschmerz ist. "Es kristallisiert sich eine Mehrheit heraus, die davon ausgeht, dass alle Patienten diese Welle haben", sagt Dahlem. Michael Moskowitz, Neurologe von der Harvard Medical School, ist ein prominenter Verfechter dieser Theorie. Die sich ausbreitende Erregungshemmung reizt den Trigeminusnerv. Das ruft den Brummschädel hervor, so Moskowitz.

Tröstlich ist zumindest die Erkenntnis von Wytse Wadman von der Universität Amsterdam. Die Welle tritt auch in gesunden Neuronen auf. "In jedem gesunden Kopf kann ich eine Migräne auslösen, wenn bestimmte Bedingungen zusammenkommen, Stress, heftige Wetterwechsel und bestimmte Chemikalien. Es kann überall passieren und bei jedem."