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bei der Simulation um eine stark reduzierte Version dessen, was im Gehirn passiert. „In Wahrheit haben wir viel mehr Zellen und ein komplexeres Beziehungsgeflecht. Aber das Durchschnittsverhalten ist mit dem Modell im Prinzip erfasst.“ Außerdem untersuchen Kumar und seine Kollegen, wie die THS verbessert werden könnte. In der Simulation kommen sie zu dem Ergeb- nis, dass bei dieser Methode möglicherweise weniger Stromstöße als bislang ausreichen, um einen positiven Effekt zu erzielen. „Wenn wir die Impulse in unregelmäßigen Abständen geben, können wir bis zu 50 Prozent weglassen und die Symptome dennoch lindern.“ Das würde enorm viel Energie sparen: Die Batterien des Neurostimulators im Gehirn hielten länger, der Ersatz – und damit die nächste Operation – wäre so zum Beispiel erst nach acht statt nach vier Jahren fällig. Der ständige Austausch mit den Kollegen in der Medizin und den Neurowissenschaften, der in Freiburg auch zu einem gemeinsamen Antrag für den Exzellenzcluster BrainLinks – BrainTools Im Computermodell wird die impulsartige Aktivität jedes einzelnen Neurons simuliert. Die roten Punk- te gehören zu Nervenzellen des subthalamischen Kerns, die blauen zu jenen des Globus pallidus. Im Normalzustand zeigt die Aktivität keine auffälligen Muster. Im Zustand, wie er bei Parkinsonpatienten auftritt (grauer Balken), fallen die Zellen der beiden Hirnbereiche in rhythmische Aktivität. Der Einfluss der tiefen Hirnstimulation (THS, grüner Balken) un- terdrückt diese Schwingungen. Dr. Arvind Kumar hat Ingenieurwissenschaf- ten am Birla Institute of Technology and Science in Pilani/Indien sowie Neuro- biologie, Biophysik und Computational Neurosci- ence, also theoretische und rechnergestützte Neurowissenschaften, an der Universität Freiburg studiert. Nach seiner Pro- motion in Freiburg war er von 2006 bis 2008 wissen- schaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Neurowissen- schaften der Brown Uni versity in Rhode Island/USA. Seit 2008 ist er Arbeits- gruppenleiter am Bernstein Center Freiburg innerhalb des Programms EuroSPIN (European Study Programme in Neuroinformatics), das Neurowissenschaft mit Infor- matik verbindet, um ein besseres Verständnis der Struktur und Funktion des Gehirns zu ermöglichen. Seine Forschungsschwer- punkte sind die Dynamik neuronaler Netzwerke sowie die Analyse und Modellierung von Nerven- zellaktivität. Zum Weiterlesen Kumar, A./Aertsen, A. (2011): The role of inhibition in generating and controlling Parkinson’s disease oscillations in the basal ganglia. In: Frontiers in Systems Neuro science 5/86. doi: 10.3389/fnsys.2011.00086 Moran, A./Stein, E./Tischler, H./Belelovsky, K./Bar-Gad, I. (2011): Dynamic stereotypic responses of basal ganglia neurons to sub thalamic nucleus high-frequency stimulation in the Parkinsonian primate. In: Frontiers in Systems Neuroscience 5/21. doi:10.3389/ fnsys.2011.00021 Amtage, F. (2008): Tremor-correlated neuronal activity in the subthalamic nucleus of Parkin- sonian patients. In: Neuroscience Letters 442/3, S. 195 – 199. geführt hat, ist aus Kumars Sicht unerlässlich. Er selbst beschreibt seine Rolle als die des Ideen- gebers: „Der Theoretiker spielt den Ball den Klinikern zu und zeigt ihnen, was sie auch mal in Betracht ziehen könnten, um beim Verständnis von Parkinson weiterzukommen.“ Beispielsweise müssten Forscherinnen und Forscher in den Kliniken, aber auch in der Industrie die Idee auf- greifen, die THS zu verbessern: Sie müssten Neurostimulatoren mit zufälliger Impulsfrequenz entwickeln und testen, die mit halber Kraft funk- tionieren könnten. „In einer grünen Stadt wie Freiburg wäre doch eine grüne Lösung für die THS gut platziert.“ 19

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