Unsere Augen sind nicht nur das Tor zur Welt, sie stellen auch praktisch einen vorgeschalteten Teil des Gehirns dar. Die Netzhaut verarbeitet Licht und ist über mehrere neuronale Bahnen mit Gehirnregionen verknüpft, die nicht nur den Schlaf, Hormone und Aufmerksamkeit, sondern auch die Stimmung regulieren. Die Retina beeinflusst indirekt die Melatoninproduktion, aber auch die Amygdala und das limbische System, die für die Emotionsregulation und Stressreaktionen verantwortlich sind und somit Angst und depressive Stimmungen steuern.

Diese Verbindung vom Auge zum Gehirn haben Forschende genutzt, um Kontaktlinsen zu entwickeln, die das Gehirn stimulieren und bei der Behandlung von Depressionen bei Mäusen ebenso wirksam waren wie Prozac, ein weitverbreitetes Antidepressivum. In den weichen, transparenten Kontaktlinsen sind Elektroden integriert, die über die Netzhaut elektrische Signale an bestimmte Gehirnregionen senden, berichtet die Gruppe rund um den Materialwissenschafter Jang-Ung Park von der koreanischen Yonsei-Universität in einer Studie, die in der Fachzeitschrift Cell Reports Physical Science veröffentlicht wurde.

"Unsere Arbeit eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Behandlung von Hirnerkrankungen über das Auge", sagt Jang-Ung Park. Dieser nicht-invasive Ansatz habe enormes Potenzial, die Behandlung von Depressionen und anderen Hirnerkrankungen, darunter Angstzustände, Drogenabhängigkeit und kognitiver Verfall, grundlegend zu verändern, sind die Forschenden überzeugt.

Intelligente Linsen

Es wird zwar schon länger an intelligenten, mit Sensoren und ultradünner Elektronik ausgestatteten Kontaktlinsen geforscht, die beispielsweise zur Messung des Augendrucks oder des Blutzuckerspiegels dienen. Nun wurden derartige Kontaktlinsen, die sich dem Auge anpassen und auch die Sicht nicht beeinträchtigen, erstmals zur experimentellen Behandlung neurologischer Krankheiten verwendet. Um die neue Technologie zu testen, produzierten die Wissenschafter winzige Kontaktlinsen mit wenigen Millimetern Durchmesser, die dann den Versuchsmäusen eingesetzt werden mussten.

Die Kontaktlinsen stimulieren das Gehirn mithilfe einer Methode namens transkranielle temporale Interferenzstimulation, bei der zwei elektrische Signale an die Netzhaut gesendet werden. Diese werden ausschließlich an ihrem Schnittpunkt aktiv, was bedeutet, dass die Behandlung sehr präzise ist und nur bestimmte Gehirnregionen anspricht, wie die Forschenden betonen.

"Stellen Sie sich zwei Taschenlampen vor: Jeder Lichtstrahl für sich ist schwach, aber dort, wo sie sich überlappen, entsteht ein heller Punkt, und dieser helle Punkt kann weit entfernt von den Taschenlampen selbst erzeugt werden. Unsere Kontaktlinse macht dasselbe mit zwei harmlosen elektrischen Signalen", erklärt Park. Die elektrischen Impulse würden die natürlichen Nervenbahnen aktivieren, die das Signal zu den stimmungsbezogenen Hirnregionen leiten.

Gleiche Wirkung wie Antidepressiva

Als Probanden dienten Mäuse, die gezielt mit Stresshormonen behandelt wurden. Dieses Mausmodell bildet Verhaltens- und biologische Merkmale nach, die auch im Zusammenhang mit Depressionen auftreten. Die depressiven Mäuse erhielten drei Wochen lang täglich für 30 Minuten eine Kontaktlinsenbehandlung, eine andere Gruppe erhielt Fluoxetin, einen selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer und Wirkstoff in Prozac. Gegenüber einer Kontrollgruppe zeigten die Mäuse mit Kontaktlinsentherapie Verhaltensverbesserungen, die mit denen der Prozac-Mäuse vergleichbar waren.

Aufzeichnungen der Gehirnaktivität zeigten, dass die Hirnstimulation Verbindungen zwischen dem Hippocampus und dem präfrontalen Kortex wiederherstellte, die durch die depressiven Zustände verloren gegangen waren. Die Behandlung reduzierte die Werte von Entzündungsmolekülen im Gehirn, bewirkte eine 48-prozentige Senkung des Stresshormons Corticosteron im Blut und einen 47-prozentigen Anstieg des Serotoninspiegels im Vergleich zu den unbehandelten depressiven Mäusen.

"Wir waren beeindruckt, dass sich Verbesserungen gleichzeitig in Bezug auf Verhalten, Gehirnaktivität und Biologie zeigten und dass die Wirkung mit einem Antidepressivum vergleichbar war", sagt Park. Auch eine Bewertung der Mäuse durch ein Machine-Learning-Modell bestätigte den Effekt.

Nächste Schritte

Nun plant die Forschungsgruppe, die neue Medizintechnologie in den klinischen Bereich zu bringen. Dabei gilt es Park zufolge noch einige Hürden zu überwinden. "Als Nächstes planen wir, die Linse vollständig kabellos zu gestalten, sie bei größeren Tieren auf Langzeitsicherheit zu testen und die Stimulation für jeden Nutzer individuell anzupassen, bevor wir mit klinischen Studien an Patienten fortfahren." (kri)