Physiker entwickelte mathematisches Modell zur Aura-Simulation

Der Migräne-Aura auf der Spur

Was veranlasst einen Physiker, sich mit Migräne zu beschäftigen? Es sind Wellen, Wellen im Gehirn. Migräne ist eine Krankheit die viele Rätsel aufgibt. Einem Geheimnis, der Migräne-Aura, hat sich Markus Dahlem in seiner Dissertation gewidmet, die er bei Prof. Dr. Stefan Müller in der Biophysik schreibt. Nach Wellen in biologischen Systemen und chemischen Reaktionen regen ihn jetzt die Wellen im Gehirn zu Forschungen an.

Zick-Zack-Muster

Statistisch gesehen leiden in Sachsen-Anhalt rund 600 000 Menschen unter der häufig als "Ausrede" abgetanen Migräne. Begleitet sind ihre Attacken von einer Vielzahl von Symptomen - Kopfschmerz, Übelkeit, Taumel, Geräusche im Ohr, Lärm- und Lichtempfindlichkeit, Sehstörungen. Bei etwas 20 % der Patienten kündigen sich die Anfälle durch Phantombilder an. Sie tauchen aus dem Nichts auf und verschwinden nach etwa einer halben Stunde wieder. Das Phänomen Migräne-Aura lässt vor dem inneren Auge der Betroffenen wellenförmige von innen nach außen laufende Zick-Zack-Muster entstehen. Von Trugbildern ähnlich mittelalterlicher Festungswälle berichtete bereits die Nonne Hildegard von Bingen (1098 bis 1179) und deutete sie als Aedificium der Stadt Gottes. Der New Yorker Neuropsychologe Oliver Sacks führt diese religiösen Visionen auf das Phänomen der Migräne-Aura zurück. Andere Beschreibungen vergleichen diese gezackten Muster mit sich drehenden Kristallen, mit durcheinandergeworfenen Mikadostäbchen oder sich kaleidoskopartig bewegenden Sternen, Funken und Blitzen.

Wissenschaftler vermuten schon lange, dass die Geisterbilder durch überstimmulierte Nervenzellen in der sogenannten primären Sehrinde hervorgerufen werden, einem Teil der Großhirnrinde im Hinterkopf. Wellen elektrischer Erregungen laufen langsam über die Sehrinde. In ihr befinden sich Nervenzellen, die Linien und Kanten wahrnehmen können. Die Erregungsfront überstimmuliert diese Nervenzellen, im Gesichtsfeld entstehen sichelförmige Zacken-Muster. Dieses auffällige Muster zeigt an, wie die "Gewitterfront", sprich die elektrische Erregungsfront, über die Sehrinde läuft und dabei nacheinander Hirnzellen mit verschiedenen Funktionen "beleuchtet", also aktiviert. Dieses auffällige Muster, so die Wissenschaftler, ist jedoch keine direkte Eigenschaft der Erregungswellen, vielmehr scheint es eine Visualisierung der Verschaltung in der Sehrinde zu sein. Migränepatienten und Forscher erhalten im wahrsten Sinne des Wortes einen Einblick in das Gehirn. Markus Dahlem entwickelte zur Simulation der Migräne-Auren ein mathematisches Modell, um den Detailaufbau der menschlichen Sehrinde zu erkunden. Denn darüber ist bislang wenig bekannt, weil die nichtinvasiven Methoden zur Detailerkundung bislang zu ungenau gewesen sind.

Ein Forscherteam des Leibniz-Institutes für Neurobiologie in Magdeburg unter Leitung von Dr. Siegrid Löwel stellte Daten aus der Sehrinde von Tieren zur Verfügung, die Markus Dahlem in seine Modellrechnung einfließen ließ. Damit konnte er eine prinzipielle Übereinstimmung seiner modellierten Muster mit den von Patienten beschrieben Trugbildern nachweisen und auch weitere Vorhersagen treffen. Überträgt man die tierexperimentellen Daten werden also detailliertere Rückschlüsse auf die Funktionen des Sehsystems beim Menschen möglich.

Doch bis dahin ist noch ein erhebliches Stück des Weges zu gehen. Die ausführlichste Publikation von Aurabeschreibungen ist aus dem Jahr 1944. Aktuelle Daten müssen dringend gesammelt werden. Via Internet ist der Physiker nun dabei, Probanden zu suchen. Er hat eine Homepage zum ersten Meinungsaustausch eingerichtet. Nach der Dokumentation der verschiedenen Informationen und Erfahrungen von Betroffenen soll ein Fragebogen für Migränepatienten mit Aura erarbeitet werden, um verlässliche statistische Daten erheben zu können.

Die Arbeiten von Markus Dahlem sind Grundlagenforschung mit dem Ziel, die Migräne-Aura als ein biophysikalisches Phänomen zu erklären. Vielleicht können sie ein Beitrag sein, beispielsweise den Kriterienkatalog der Internationalen Kopfschmerzgesellschaft zu den Symptomen der Migräne zu konkretisieren und damit die Diagnose zu erleichtern. Vielleicht werden aber sogar Abläufe im Gehirn bald detaillierter zu erkennen sein und möglicherweise Rückschlüsse zulassen auf Ansatzpunkte für eine effektive Medikation bei einem Migräne-Anfall.

Ines Perl