Tiefe Hirnstimulation Magnetische Nanopartikel lindern Parkinson-Symptome bei Mäusen ohne implantierte Elektroden

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RWTH Aachen

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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Ein wenige Millimeter großes Partikel ersetzt eine Elektrode im Gehirn – bislang zumindest im Mausmodell. International Forschende haben unter Leitung der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg magnetische Nanopartikel entwickelt, die Parkinson-Symptome lindern können, ohne dauerhaft implantierte Hirnelektroden zu benötigen. 

Bei Parkinson sterben nach und nach dopaminproduzierende Nervenzellen im Gehirn ab. Dadurch geraten jene neuronalen Schaltkreise aus dem Gleichgewicht, die Bewegungen planen, steuern und fein abstimmen. Die Folge sind Zittern, Bewegungsverlangsamung und weitere motorische Störungen. Vielen Betroffenen verschafft eine tiefe Hirnstimulation Linderung: Ein unterhalb des Schlüsselbeins implantierter Impulsgeber überträgt elektrische Signale über dauerhaft im Gehirn verankerte Elektroden in den Nucleus subthalamicus und moduliert dort die krankhaft veränderte Aktivität neuronaler Netzwerke. Der Nucleus subthalamicus ist eine tief im Gehirn liegende Nervenzellregion, die eine Schlüsselrolle bei der Steuerung von Bewegungen spielt. Der Eingriff gilt jedoch als komplex, und nicht alle Patientinnen und Patienten sprechen dauerhaft gleichermaßen gut auf die Therapie an.

Strom wird durch mechanische Kräfte ersetzt 

Genau hier deutet eine neue Entwicklung Veränderung zum Besseren an: Gemeinsam mit Forschenden der RWTH Aachen sowie der Universitäten in Maastricht und und Leuven haben Danijela Gregurec und ihr Team von der FAU eine Methode entwickelt, die ohne dauerhaft implantierte Elektroden auskommt. Stattdessen injizierten sie speziell entwickelte magnetische Nanopartikel in den Nucleus subthalamicus. Die Partikel besitzen eine anisotrope Form, sind also nicht in alle Richtungen gleich aufgebaut, und können sich deshalb in einem Magnetfeld gezielt ausrichten und drehen. Genau darin steckt der Clou: 

Unter Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes übertragen die Nanopartikel kleinste mechanische Kräfte auf die Zellmembran benachbarter Nervenzellen. Dadurch wiederum öffnen sich mechanosensitive Ionenkanäle, also Eiweißkanäle, die auf Druck, Zug oder Dehnung reagieren, und aktivieren die Nervenzellen. Anders als bei der klassischen tiefen Hirnstimulation erfolgt die Aktivierung somit nicht elektrisch, sondern über körpereigene mechanische Sensoren der Nervenzellen. Im Gegensatz zu Verfahren der magnetischen Hyperthermie entsteht dabei keine therapeutisch relevante Erwärmung des Gewebes.

Vergleichbare Wirkung wie ein klassischer Hirnschrittmacher

Getestet wurde die Methode an Mäusen, bei denen dopaminproduzierende Nervenzellen gezielt geschädigt worden waren und dadurch Parkinson-ähnliche Bewegungsstörungen entstanden. Die Nanopartikel wurden mithilfe stereotaktischer Verfahren gezielt in den Nucleus subthalamicus injiziert; also in jene Hirnregion, die auch bei der konventionellen tiefen Hirnstimulation moduliert wird. Eine stereotaktische Injektion ermöglicht es, eine feine Kanüle mithilfe bildgestützter Navigation millimetergenau in eine zuvor festgelegte Region tief im Gehirn einzuführen.

Das Fazit des Expertenteams: Unter Magnetfeldeinwirkung verbesserten sich die motorischen Defizite der Tiere deutlich. Nach Angaben der Forschenden erreichte der Effekt im Mausmodell eine Größenordnung, wie sie auch nach einer klassischen tiefen Hirnstimulation beobachtet wird. Begleitende Analysen deuteten zudem darauf hin, dass die Behandlung nicht nur die Motorik verbesserte, sondern auch krankheitsbedingte Veränderungen neuronaler Signalwege beeinflusste. Die Nanopartikel verblieben über mehrere Monate im Gehirn, ohne dass histologisch nachweisbare Entzündungsreaktionen festgestellt worden seien.

Von der Maus zum Menschen ist es noch weit

Ob sich das Verfahren auf den Menschen übertragen lässt, ist derzeit noch offen. Zwar sind keine dauerhaft implantierten Elektroden erforderlich, die Methode setzt bislang jedoch weiterhin eine stereotaktische Injektion voraus. Die Arbeitsgruppe arbeitet deshalb an einer weniger aufwendigen Lösung, etwa einer intravenösen Verabreichung. Voraussetzung wäre allerdings, die Nanopartikel können die Blut-Hirn-Schranke überwinden. Ein entsprechender Nachweis steht bislang aus. Parallel dazu arbeiten die Forschenden an der Entwicklung tragbarer Systeme zur Erzeugung der Magnetfelder, etwa Stirnbänder oder vergleichbarer Geräte. Bis zu einer klinischen Anwendung dürften nach Einschätzung des Teams noch mehrere Jahre vergehen. 

Darüber hinaus ist die Datenlage derzeit noch begrenzt, insbesondere hinsichtlich der vermuteten Vorteile gegenüber einem klassischen Hirnschrittmacher – etwa geringerem operativen Aufwand, niedrigeren Kosten oder einer flexibleren Steuerung über anpassbare Magnetfeldparameter. Hier fehlen bislang belastbare klinische Vergleichsdaten. Unabhängig von einer späteren therapeutischen Anwendung sehen die Autorinnen und Autoren in in diesem magnetomechanischen Ansatz zugleich ein vielversprechendes Forschungswerkzeug, um besser zu verstehen, wie kleinste mechanische Kräfte neuronale Netzwerke beeinflussen. Das Verfahren könnte perspektivisch auch für andere neurologische Erkrankungen interessant sein, bei denen tief liegende Hirnregionen gezielt stimuliert werden sollen.

Quellen: Pressemitteilung der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 9. Juli 2026; Wolters A, Signorelli L, Herff C et al. RRemote Magnetomechanical Neuromodulation Uncovers Therapeutic Mechanisms for Alleviating Parkinsonian Symptoms in Freely Moving Mice. Advanced Science 2026. DOI: 10.1002/advs.75097.