Bedeutung des EEG in der Medikamentenentwicklung

Die Entwicklung von Medikamenten, die das Gehirn positiv beeinflussen ohne es zu schädigen, stellt immer noch eine sehr große Herausforderung dar. Dies liegt zum Teil daran, dass Medikamente auf der chemischen Ebene der intrazerebralen Kommunikation eingreifen, während wir lediglich auf der elektrischen Ebene Messungen bezüglich des angestrebten Erfolges durchführen können.  Da bis vor kurzem der Zusammenhang zwischen chemischer und elektrischer Aktivität kaum bekannt war, konnten die Ergebnisse der Hirnstrommessungen (EEG) nur unzureichend interpretiert werden. Ähnliches galt für den Zusammenhang zwischen elektrischen Hirnaktivitätsmustern (Enkephaloglyphen) und dem menschlichen Verhalten. Erst die systematische Erforschung dieser Zusammenhänge brachte den Fortschritt. Wie z.B. in der Astronomie üblich wird die elektrische Aktivität des Gehirns dabei einer Computer-gestützten Frequenzanalyse unterworfen. Damit können die elektrischen Muster verschiedener Menschen miteinander objektiv verglichen werden. Zudem können Mittelwerte berechnet werden und so die Wirkung von Scheinmedikamenten (Placebos) von echten Wirkstoffe enthaltenden Medikamenten unterschieden werden. Auf Grund unterschiedlicher Beeinflussung der elektrischen Aktivität kann z.B. die Wirkung des Beruhigungsmittels Diazepam (Valium®) leicht von der Wirkung eines gegen Depressionen eingesetzten Mittels wie Fluxoxetin (Fluctin®) abgegrenzt werden wie in der folgenden Abb. gezeigt wird. Besonders interessanat ist, dass so auch synthetisch hergestellte Medikamente mit pflanzlichen Drogen verglichen werden können wie z.B. die beiden auch zur Beruhigung eingesetzten Präparate Bromazepam (Lexotanil®) und Kava Kava.

Dank umfangreicher präklinischer EEG Analysen kann man heute davon ausgehen, dass die langsamen delta-Wellen (rot) unter der Kontrolle des Transmitters Acetylcholin stehen, während die etwas schnelleren theta-Wellen (orange) durch Präparate, die auf das noradrenerge System wirken, verändert wurden. Die langsamen allpha1-Wellen (gelb) werden durch den Neurotransmitter Serotonin beeinflußt, während die etwas schnelleren alpha2-Wellen (grün) unter dopamierger Kontrolle stehen. Die beta1-Wellen (türkis) stehen mit dem Transmitter Glutamat in Zusammenhang. Die schnellsten beta2-Wellen (blau) ändern sich bei Eingriffen in das GABAerge System.

Eine vielfach unterschätzte Bedeutung der quantitativen Hirnstromanalyse ist ihr Einsatz bei der Erstanwendung eines neuen Präparates am Menschen. Nicht nur der Ausschluss einer Vorschädigung des Gehirns der Versuchsperson mittels Vergleich der individuellen Daten mit einer Normdatenbank, sondern auch die Erfassung der Dosisabhängikeit der Wirkung dienen der Sicherheit. Die folgende Abb. zeigt die Dosisabhängigkeit eines Entwicklungspräparates, das chemisch gesehen mit einem Glutamatrezeptor reagiert, sehr eindrucksvoll.

Nicht zuletzt dient die Messung der Hirnstromaktiviät auch der Klassifikation von Medikamenten. Auch hier bietet die Mathematik ein probates Hilfsmittel. Füttert man nämlich die elektrischen Leistungsdaten aller Frequenzen in allen Hirnregionen in eine Diskriminanzanalyse, kann man viele Präparate inklusive Placebo hinsichtlich ihrer Wirkung auf das Gehirn miteinander vergleichen. Ein Ergebnis sieht beispielsweise so aus.

Insgesamt läßt sich damit feststellen, dass die Hirnstromanalyse eine nicht mehr wegzudenkende Technologie bei der Entwicklung neuer Medikamente ist