Kontaktlinse lindert Depressionen bei Mäusen

Depressionen zählen weltweit zu den häufigsten psychischen Erkrankungen. Viele Betroffene sprechen auf Medikamente nur teilweise an oder kämpfen mit Nebenwirkungen. Deshalb suchen Forscher seit Jahren nach neuen Wegen, um Hirnregionen zu beeinflussen, die Stimmung, Antrieb und Stress regulieren. Nun sorgt ein ungewöhnlicher Ansatz aus Südkorea für Aufmerksamkeit: Eine weiche Kontaktlinse soll elektrische Signale über das Auge direkt ins Gehirn leiten.

Die Idee wirkt zunächst überraschend, hat aber einen biologischen Hintergrund. Die Netzhaut gehört entwicklungsgeschichtlich zum Gehirn und ist über Nervenzellen eng mit mehreren Hirnregionen verbunden. Ein Team der Yonsei University beschreibt nun im Fachjournal Cell Reports Physical Science, wie eine spezielle Kontaktlinse depressive Symptome bei Mäusen deutlich abschwächte. Verhalten, Hirnaktivität und wichtige Biomarker veränderten sich dabei in Richtung gesunder Kontrolltiere.

Kontaktlinse gegen Depressionen nutzt Verbindung zwischen Auge und Gehirn

Die Forscher bauten in die weiche Linse transparente Elektroden aus ultradünnen Schichten von Galliumoxid und Platin ein. Trotz der zusätzlichen Technik blieb die Kontaktlinse weitgehend durchsichtig. Elektrische Impulse liefen von der Hornhaut über die Netzhaut weiter in Bereiche des Gehirns, die mit Stimmung und Emotionen zusammenhängen.

„Weil das Auge anatomisch ein Teil des Gehirns ist, fragten wir uns, ob eine einfache Kontaktlinse als sanfter, nicht-invasiver Zugang zu Hirnnetzwerken dienen könnte, die die Stimmung steuern“, erklärt Materialforscher Jang-Ung Park von der Yonsei University.

Die Stimulation arbeitete mit einem Verfahren namens „Temporal Interference“. Dabei senden Elektroden zwei hochfrequente Signale aus, die sich erst in der Netzhaut überlagern. An diesem Punkt entsteht ein niederfrequenter Reiz, der Nervenzellen aktivieren kann.

Park beschreibt das Prinzip mit einem einfachen Vergleich: „Man kann sich das wie zwei Taschenlampen vorstellen. Jeder Lichtkegel für sich ist schwach. Dort aber, wo sie sich überschneiden, entsteht ein heller Punkt.“

Bei Mäusen wirkt die Kontaktlinse ähnlich wie ein Antidepressivum

Für die Experimente verglichen die Forscher vier Gruppen von Mäusen:

gesunde Kontrolltiere
depressive Mäuse ohne Behandlung
depressive Mäuse mit Kontaktlinse
depressive Mäuse mit Fluoxetin

Fluoxetin gehört zur Gruppe der SSRI-Antidepressiva und ist unter anderem als Wirkstoff von Prozac bekannt.

Die Tiere trugen die Kontaktlinse täglich 30 Minuten lang über drei Wochen. Danach bewegten sie sich aktiver, suchten häufiger soziale Kontakte und verhielten sich deutlich weniger apathisch als unbehandelte depressive Mäuse.

Mehrere Tests lieferten ähnliche Ergebnisse. In einem Verhaltenstest liefen die behandelten Tiere 76 Prozent mehr Strecke als die unbehandelte Vergleichsgruppe. Die Zeit im offenen Zentrum des Testfeldes nahm um 132 Prozent zu. Solche Veränderungen gelten bei Mäusen als Hinweis auf geringere Angst- und Depressionssymptome.

Auch in zwei weiteren Standardtests verbesserte sich das Verhalten deutlich:

Die Unbeweglichkeit sank um 48 Prozent.
In einem zweiten Test verringerte sie sich um 45 Prozent.

Die Wirkung lag damit in einer ähnlichen Größenordnung wie bei Fluoxetin.

© Cell Die Grafik zeigt, wie die Kontaktlinse elektrische Signale über die Netzhaut in Hirnnetzwerke leitet. Bei Mäusen verbesserten sich danach Hirnverbindungen, Entzündungswerte und depressionsähnliches Verhalten. © Cell

Hirnsignale verändern sich nach der Stimulation deutlich

Nicht nur das Verhalten der Tiere änderte sich. Die Forscher maßen auch die Aktivität verschiedener Hirnregionen. Besonders auffällig waren Veränderungen zwischen Hippocampus und präfrontalem Kortex. Beide Bereiche spielen bei Depressionen eine wichtige Rolle.

Bei depressiven Mäusen arbeiten diese Netzwerke oft schlechter zusammen. Nach der Behandlung mit der Kontaktlinse näherten sich die Signalmuster wieder denen gesunder Tiere an.

Messungen zeigten stärkere elektrische Synchronisation im sogenannten Theta-Bereich der Hirnaktivität. Solche rhythmischen Signale gelten als wichtig für Gedächtnis, Emotionen und Stressverarbeitung.

Hinzu kamen Veränderungen bei biologischen Markern:

Das Stresshormon Corticosteron sank um 48 Prozent.
Der Serotoninspiegel stieg um 47 Prozent.
Entzündungsmarker im Gehirn gingen deutlich zurück.

Außerdem fanden die Forscher mehr Hinweise auf stabile Verbindungen zwischen Nervenzellen. Bestimmte Strukturen an den Nervenzellen, sogenannte dendritische Dornen, hatten sich teilweise erholt. Diese kleinen Ausstülpungen helfen Nervenzellen dabei, Informationen weiterzugeben.

KI erkennt Wirkung der Kontaktlinse bei depressiven Mäusen

Das Forschungsteam kombinierte Verhaltensdaten, Hirnsignale und biologische Werte anschließend mit maschinellem Lernen. Eine KI sollte erkennen, welche Tiere gesund, depressiv oder behandelt waren.

Das Ergebnis fiel deutlich aus: Die Software ordnete die behandelten Mäuse meist derselben Gruppe wie die gesunden Tiere zu. Unbehandelte depressive Mäuse lagen dagegen klar getrennt davon.

„Uns überraschte, dass sich Verhalten, Hirnaktivität und Biologie zusammen verbesserten“, sagt Park. „Und dass der Effekt mit einem weit verbreiteten Antidepressivum vergleichbar war.“

Die Forscher prüften außerdem, ob die Verbindung zwischen Auge und Gehirn tatsächlich für die Wirkung verantwortlich ist. Dafür zerstörten sie bei einigen Mäusen gezielt bestimmte Nervenzellen der Netzhaut. Danach verschwand auch der antidepressive Effekt der Kontaktlinse weitgehend.

Bis zu einer Therapie für Menschen bleibt es noch ein weiter Weg

Noch handelt es sich um Grundlagenforschung im Tiermodell. Die Kontaktlinse wurde bislang nicht an Menschen getestet. Zudem arbeiteten die Forscher mit einer verkabelten Version, die sich für den Alltag noch nicht eignet.

Bevor daraus ein Medizinprodukt entstehen könnte, stehen mehrere Schritte an:

drahtlose Systeme
Langzeitversuche
größere Tiermodelle
Sicherheitsprüfungen
klinische Studien mit Menschen

Trotzdem halten die Forscher den Ansatz für vielversprechend. Neben Depressionen denken sie auch an mögliche Anwendungen bei Angststörungen, Suchterkrankungen oder kognitiven Einschränkungen.

„Unsere Arbeit eröffnet eine völlig neue Möglichkeit, Hirnerkrankungen über das Auge zu behandeln“, so Park.

Kurz zusammengefasst:

Eine spezielle Kontaktlinse stimulierte bei Mäusen die Netzhaut und leitete Signale in Hirnregionen weiter, die mit Stimmung und Stress zusammenhängen.
Nach drei Wochen zeigten behandelte Mäuse weniger depressionsähnliches Verhalten; die Wirkung ähnelte im Tiermodell dem Antidepressivum Fluoxetin.
Für Menschen ist das noch keine Therapie: Bisher gibt es nur Mausdaten, die Technik braucht weitere Sicherheitsprüfungen und klinische Studien.

Übrigens: Antidepressiva können die Stimmung stabilisieren, doch derselbe Botenstoff kann im Hörsystem offenbar Ohrgeräusche verstärken. Warum Serotonin bei manchen Betroffenen Tinnitus verschlimmern könnte, mehr dazu in unserem Artikel.