Forschung an unserer Klinik

Auch heute eröffnen die Epilepsien außergewöhnliche Einblicke in die Funktionsweise des Gehirns. Wesentliche Erkenntnisse über wichtige Hirnfunktionen des Menschen wie z. B. Sprache oder Gedächtnis verdanken wir der Forschung mit Menschen mit Epilepsie. Unsere Klinik sieht sich in der jahrzehntelangen Tradition einer möglichst engen Verzahnung von grundlagenwissenschaftlicher und klinischer, d. h. anwendungsorientierter Forschung. Dies wird an den zentralen Forschungsfeldern und Themen unserer wissenschaftlichen Arbeitsgruppen deutlich.

Mechanismen der Anfallsentstehung

Wir möchten besser verstehen, wie epileptische Anfälle im Gehirn entstehen.

• Die AG Neurophysik (Prof. Dr. rer. nat. Klaus Lehnertz) entwickelt physikalisch-mathematische Methoden zur Analyse der umfangreichen, tagtäglich in unserer Klinik vor, während und nach Anfällen aufgezeichneten EEG-Daten.
• Die AG Kognitive und Klinische Neurophysiologie (Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Florian Mormann) untersucht diese Prozesse mithilfe von Einzel-Zell-Ableitungen (single unit recordings) bei Patientinnen und Patienten, die eine invasive präoperative Diagnostik mit implantierten Tiefenelektroden durchlaufen.
• Die AG Translationales Neuroimaging (PD Dr. med. Theodor Rüber) prüft mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT; 3 T/Life & Brain, 7 T/DZNE) chronische und akute Effekte von Anfällen auf das Gehirn (z. B. Störung der Blut-Hirn-Schranke).
• Die AG Netzwerkneurophysiologie – Epileptische Mikronetzwerke (Prof. Dr. med. Michael Wenzel) erforscht mittels zellulär auflösender Intravital-Mikroskopie, Feldelektrophysiologie, Optogenetik, und Verhaltensanalyse in Kollaboration mit anderen Arbeitsgruppen grundlegende Mechanismen der Anfallsentstehung und -ausbreitung im Tiermodell und Menschen.

Anfallsdetektion und -prädiktion

Aus mehreren Studien unserer Klinik geht klar hervor, dass Menschen mit Epilepsie im Durchschnitt lediglich die Hälfte aller ihrer Anfälle bemerken, wobei vor allem nächtliche Anfälle häufig unbemerkt bleiben. Dies ist ein Problem für die objektive Beurteilung der Anfallskontrolle und für die wissenschaftliche Beurteilung der Wirkung neuer Therapien (z. B. in klinischen Studien). Daher arbeiten mehrere Arbeitsgruppen an einer Verbesserung der automatischen Erkennung und Erfassung epileptischer Anfälle.

• Die AG Klinische Epilepsieforschung (Prof. Dr. med. Rainer Surges, MHBA) arbeitet seit mehreren Jahren intensiv an der Entwicklung mobiler, technischer Systeme für die automatische Erkennung und Dokumentation epileptischer Anfälle.
• Die AG Neurophysik (Prof. Dr. rer. nat. Klaus Lehnertz) entwickelt und nutzt fortschrittliche Analyseverfahren, um automatisiert im EEG Anfälle zu finden und vielleicht sogar eines Tages mit hoher Treffsicherheit vorherzusagen.
• Die AG Angewandte Neurowissenschaften und Neurotechnologien (Dr. Marcel Bausch, Dr. des. med. Arthur Jordan) erforscht grundlegende Hirnfunktionen wie Gedächtnis und Schlaf bei Menschen mit Epilepsie und bei Gesunden, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Klinik. Die Methodik umfasst sowohl die Analyse von Daten aus intrakraniellen Ableitungen und Oberflächen-EEGs wie auch multimodale "Wearables" (tragbare Kleingeräte), die die AG selbst nach eigenen Anforderungen entwickelt (z.B. multimodales, mobiles Ohr-EEG).
• Die AG Personalisierte Digitale Gesundheit und Telemedizin (Prof. Dr. rer. nat. Björn Krüger) beschäftigt sich mit Technologien zur Erfassung von komplexen Verhaltensdaten, wie beispielsweise Bewegungen und vitalen Parametern bei Patientinnen und Patienten. Die Analysemethoden sind unabhängig von der Sensor-Technologie, mit der die Daten erfasst werden. Dadurch können Bewegungen analysiert werden, die beispielsweise mit Videokameras, Beschleunigungssensoren in Smartphones und Smartwatches oder EMG-Sensoren erfasst wurden.

Genetische und immunvermittelte Epilepsien

Jede Schädigung des Gehirns kann prinzipiell zu einer Epilepsie führen. Die Behandlungsoptionen und Prognose hängen zum Teil von der zugrundeliegenden Ursache ab. Die Klinik und Polklinik für Epileptologie verfügt über eine besondere Expertise in der Diagnostik, Therapie und Erforschung seltener genetisch und autoimmun verursachter Epilepsien. Wir sind Kooperationspartner bei verschiedenen multizentrischen Studien zu genetischen Ursachen von Epilepsien, und Vollmitglied beim europäischen Referenznetzwerk für seltene und komplexe Epilepsien (ERN EpiCARE).

• Die AG Klinische Epilepsieforschung (Prof. Dr. med. Rainer Surges, MHBA) phänotypisiert Betroffene mit genetischen und autoimmun-vermittelten Epilepsien und untersucht die Therapieantwort in Abhängigkeit von der Ursache und Merkmalen der Erkrankungen (Dr. med. Tobias Baumgartner).
• Die AG Klinische Neurochemie (Prof. Dr. rer. nat. Wolfram Kunz) untersucht die Erbinfomation Betroffener mit verschiedenen Epilepsieformen auf Genvarianten.
• Die AG Immun-vermittelte Epilepsien (PD Dr. med. vet. Julika Pitsch) untersucht mit experimentellen Verfahren in Zellkultur und im Tiermodell Mechanismen der autoimmun vermittelten Epilepsien und identifiziert neue Autoantikörper in Serum und Liqour von Menschen mit Autoimmunenzephalitden (in enger Kooperation mit Prof. Albert Becker, Sektion translationale Epilepsieforschung, Institut für Neuropathologie).
• Die AG Translationales Neuroimaging (PD Dr. med. Theodor Rüber) untersucht mittels hochauflösender MR-tomographischer Verfahren und Bildnachbearbeitungsverfahren, wie beispielweise fokale kortikale Dysplasien besser dargestellt und entdeckt werden können, und welche Auswirkungen immunvermittelte Epilepsien auf das gesamte Gehirn haben.

Biomarker epileptischer Anfälle

Epileptische Anfälle lösen eine Kaskade pathophysiologischer Prozesse im gesamten Organismus aus, die sich z. B. im Blut nachweisen lassen oder die zu messbaren Veränderungen physiologischer Biomarker (wie Herzrate, elektrische Hautleitfähigkeit) führen. Diese sogenannten Biomarker des Anfallsgeschehens ermöglichen ein tieferes Verständnis der zugrundeliegenden Anfallsmechanismen und sie können für die Unterscheidung von epileptischen und nichtepileptischen Anfällen nützlich sein. Die AG Klinische Epilepsieforschung (Prof. Dr. med. Rainer Surges, MHBA) untersucht zirkulierende Biomarker im Blut und physiologische Marker mittels mobiler Gesundheitstechnologien.

Autonome Störungen und vorzeitige Sterblichkeit bei Epilepsien

Epileptische Anfälle können akut (also während des Anfalls) und chronisch (durch dauerhafte Veränderungen, die durch häufig wiederkehrende Anfälle verursacht werden) die Eigenschaften des autonomen Nervensystems (kontrolliert u.a. Herztätigkeit, Blutdruck, Atmung) verändern. Solche Veränderungen können wiederum das Risiko, plötzlich zu versterben, erhöhen (durch sog. SUDEP, oder plötzlichen Herztod). Die AG Klinische Epilepsieforschung (Prof. Dr. med. Rainer Surges, MHBA) beschäftigt sich seit vielen Jahren mit anfallsassoziierten Veränderungen von Herz, Kreislauf und Atmung, und mit den Fragen, wie solche Veränderungen positiv beeinflusst und zur automatisierten Anfallsdetektion eingesetzt werden können.

Bildgebung des Gehirns bei Epilepsie

Neuroradiologische Methoden sind heute für die Diagnostik und Behandlung schwer behandelbarer fokaler Epilepsien von besonderer Bedeutung, vor allem bei der Einschätzung und Planung epilepsiechirurgischer Eingriffe nehmen bildgebende Verfahren mittlerweile eine herausragende Rolle ein. Die AG Translationales Neuroimaging (PD Dr. med. Theodor Rüber) arbeitet an fortgeschrittenen Analyseverfahren für ganz unterschiedliche Daten aus der Magnetresonanztomographie (MRT), z.B. Daten über die Verbindungen zwischen Hirnstrukturen oder über die Größe und das Volumen bestimmter Hirnareale. Die Auswertungen erfolgen zunehmend automatisiert auf der Basis von machine learning bzw. künstlicher Intelligenz. Auch die akuten Effekte des Anfallsgeschehens auf die Hirnstruktur sollen mithilfe der MRT genauer untersucht werden. Die AG Translationales Neuroimaging ist auch mit der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie und Kinderneuroradiologie (Prof. Dr. med. Alexander Radbruch) affiliiert.

Klinische Medikamenten- und Therapiestudien

Seit vielen Jahren beteiligt sich die Klinik an multizentrischen, teils internationalen, randomisierten placebo-kontrollierten Studien zu Antiepileptika oder Medizingeräten (z. B. Vagusnerv-Stimulator). Dies betrifft Wirksamkeits- und Verträglichkeitsvergleichsstudien von bereits zugelassenen Präparaten, viel häufiger aber Medikamente, deren Zulassung erst für die nächsten Jahre erwartet wird (sog. Phase III-Studien). Patientinnen und Patienten haben die Möglichkeit, diese Medikamente bereits im Rahmen solcher Studien auszuprobieren (und bei Erfolg auch weiterhin zu erhalten). Die Studienambulanz unter Leitung von Dr. med. Michael Rademacher und Prof. Dr. med. Rainer Surges (MHBA) besitzt jahrzehntelange Erfahrung in der Durchführung klinischer Studien und Prüfungen.

Komplementäre Therapieverfahren

Die AG Komplementäre Therapieverfahren (PD Dr. med. Randi von Wrede, Dr. med. Susanna Moskau-Hartmann) beschäftigt sich mit Therapieansätzen, die vor allem bei schwer behandelbarer Epilepsie zur Linderung von Anfallserkrankungen eingesetzt werden; in seltenen Fällen wird jedoch auch Anfallsfreiheit erreicht. Zurzeit werden als komplementäre Verfahren vor allem das Cannabidiol, die Vagusnerv-Stimulation, die transkranielle elektrische Stimulation (EEASE) und die ketogene Diät eingesetzt. Die AG untersucht auch in Kooperation mit der AG Klinische Neuropsychologie (Prof. Dr. phil. Christoph Helmstaedter) und der AG Neurokognition der Epilepsien (PD Dr. phil. Juri-Alexander Witt) die kognitiven und affektiven Effekte einer Reduktion der drug load, d. h. der Anzahl der einzunehmenden Anfallssuppressiva, in Fällen, in denen dies vertretbar erscheint. Die AG Interventionelle Neuropsychologie (PD Dr. rer. nat. Christian Hoppe) prüft die Effizienz behavioraler Interventionen bei Patientinnen und Patienten mit Epilepsie in Hinblick auf das subjektive Wohlbefinden und die Gedächtnisleistung.

Bewusstsein und Gedächtnis

Bewusstsein ist die Voraussetzung für das Auftreten psychischer Phänomene (Empfindungen, Gefühle, Gedanken, Erinnerungen usw.). Bei epileptischen Anfällen treten sehr häufig Bewusstseinsstörungen und vollständige Bewusstseinsverluste auf; diese tragen ganz erheblich zu den Einschränkungen im Alltag bei, die viele Betroffene infolge ihrer Anfälle erleiden. Bei Anfällen kann das Bewusstsein gestört sein, das (deklarative) Gedächtnis aber vollständig ausfallen, sodass sich der/die Betroffene später nicht an den Anfall erinnern kann.

• Die AG Kortikale Oszillationen (PD Dr. rer. nat. Jürgen Fell) untersucht ebenfalls mit invasiven EEG-Ableitungen die elektrophysiologischen Grundlagen von Gedanken und Gefühlen, sowie von Gedächtnisprozessen. Ein wichtiges Forschungsfeld ist z. B. das sogenannte mind wandering, d. h. das vorbewusste Umherschweifen der eigenen Gedanken.
• Die AG Klinische Neuropsychologie (Prof. Dr. phil. Christoph Helmstaedter) und die AG Neurokognition der Epilepsien (PD Dr. phil. Juri-Alexander Witt) untersuchen die Gedächtnisleistungen von Menschen mit Epilepsie vor und nach einem epilepsiechirurgischen Eingriff sowie vor und nach einer Umstellung der medikamentösen Therapie. Dazu wurden eigene Testverfahren entwickelt, die heute von sehr vielen Kliniken in Deutschland und in anderen Ländern eingesetzt werden (VLMT, EpiTrack/EpiTrack Junior). Die AG Interventionelle Neuropsychologie (PD Dr. rer. nat. Christian Hoppe) geht den Mechanismen von Gedächtnisstörungen bei Epilepsie mit experimentellen Verfahren auf den Grund.
• Die AG Kognitive und Klinische Neurophysiologie (Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Florian Mormann) untersucht mithilfe von Einzel-Zell-Ableitungen (genauer: single unit recording) bei Patienten, die eine invasive präoperative Diagnostik mit implantierten Tiefenelektroden durchlaufen, die Prozesse, die dazu führen, dass uns bestimmte Inhalte bewusstwerden (d. h. dass wir über sie nachdenken) und wir sie uns dann auch merken können. Die AG Kognitive und Translationale Neurowissenschaften (Prof. Dr. rer. nat. Lukas Kunz) untersucht mit demselben Verfahren die neuronalen Grundlagen insbesondere des räumlichen Gedächtnisses sowie kognitiver Wissensstrukturen beim Menschen.

Kognitiv-behaviorale Aspekte bei Anfallserkrankungen

Der Bereich Kognitiv-behaviorale Epileptologie (ehemals Neuropsychologie) beschäftigt sich mit den Effekten von Hirnpathologien sowie Epilepsien und ihrer Behandlung auf Leistungsvermögen, Befinden und Persönlichkeit.

Der Schwerpunkt der Arbeit der AG Klinische Neuropsychologie (Prof. Dr. phil. Christoph Helmstaedter) liegt auf den Gedächtnisfunktionen bei gesunden Probanden und bei Patientinnen und Patienten mit Temporallappenepilepsie über alle Altersgruppen hinweg, d.h. eingebettet in den entwicklungsbezogenen Rahmen des heranreifenden und alternden Gehirns. Weitere Themen sind die Frontallappen und Exekutivfunktionen, die funktionelle Organisation des Gehirns und die Entwicklung psychometrischer Messinstrumente (Tests, Fragebogen; u.a. VLMT, EpiTrack/EpiTrack Junior, FPZ). Der klinische Fokus liegt derzeit auf neurobehavioraler Überwachung und Ergebniskontrolle im Verlauf der Epilepsie einschließlich deren medikamentöser sowie invasiver, semi-invasiver oder psychologischer Behandlung. Die Forschungstätigkeit ist verknüpft mit struktureller und funktioneller Bildgebung, Oberflächen- und intrakraniellen EEG- und Netzwerkanalysen, Neuropathologie und Genetik. Zu den neuesten Interessensgebieten zählen autoimmune Entzündungskrankheiten des Gehirns sowie die EU-weite Harmonisierung der Neuropsychologie (EpiCare, E-Pilepsy).

Die AG Neurokognition der Epilepsien (PD Dr. phil. Juri-Alexander Witt) widmet sich der evidenzbasierten neuropsychologischen Diagnostik bei Epilepsie, Einflüssen pharmakologischer und epilepsiechirurgischer Therapien auf Kognition, Verhalten und Lebensqualität, kognitiven Defiziten bei neu erkrankten Patient*innen mit Epilepsie, dem kognitiven Abbau und der Neurodegeneration bei Epilepsie, Kognition und Verhalten bei Autoimmunencephalitiden, hippocampalen Pathologien und Gedächtnis sowie der Hemisphärendominanz für Sprach- und Gedächtnisprozesse (u. a. mittels funktioneller transkranieller Dopplersonographie, fTCD).

Die AG Interventionelle Neuropsychologie (PD Dr. rer. nat. Christian Hoppe) beschäftigt sich mit behavioralen Interventionen zur Verbesserung des emotionalen Wohlbefindens sowie der Gedächtnisleistungen bei Epilepsie, wobei Experimente auch zu einer genaueren Bestimmung der Ursachen der häufigen affektiven und mnestischen Störungen bei Epilepsien beitragen sollen.

Funktionelle nichtepileptische Anfälle

Bis zu 20% der unserer Klinik erstmals zu einer vertieften Diagnostik (Langzeit-Video-EEG) zugewiesenen Patientinnen und Patienten leiden nicht an einer Epilepsie, sondern an Synkopen (systemischer Blutdruckabfall, sogenannte "Ohnmacht") oder an funktionellen/dissoziativen (psychogenen), d.h. nicht epileptischen Anfällen. Diese Anfälle lassen sich grundsätzlich nicht mit Anfallssuppressiva kontrollieren, da bei ihnen der Krankheitsmechanismus fehlt, der durch diese Medikamente angesprochen wird (hypersynchrone Nervenzellentladungen). Sehr häufig liegt in diesen Fällen – biografisch oder akut in der Situation – eine erhebliche psychische Belastungssituation vor, die das Auftreten der funktionellen/dissoziativen Anfälle erklären kann.  Unsere Klinik hat eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe "Funktionelle/dissoziative Anfälle" initiiert, in der wir gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie (Prof. Dr. med. Alexandra Philipsen), der Klinik und Poliklinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie (Prof. Dr. med. Franziska Geiser) und dem Institut für Digitale Medizin (Prof. Dr. rer. medic. Stephan Jonas) an einem vertieften Verständnis dieser Störung arbeiten und nach neuen Therapieansätzen suchen. Ansprechpartner für dieses Projekt in unserer Klinik ist PD Dr. rer. nat. Christian Hoppe (AG Interventionelle Neuropsychologie).

Wir führen mit Partnern aus Industrie und akademischer Forschung Studien in allen Phasen der Erkrankung durch. Seit 2001 waren wir an mehr als 30 klinischen Studien erfolgreich beteiligt.

Unsere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben eine spezielle Ausbildung in ICH GCP und den regulatorischen Anforderungen zur Durchführung klinischer Studien. Für jede Studie stehen zwei Vollzeit-Studienärzt*innen sowie zwei Study Nurses zur Verfügung.

Aktuelle ambulante klinische Studien (Auftragsforschung) zu neuen Antiepileptika/ Medizinprodukten bei Epilepsie:

• BHV7000-303,  a Multicenter, Randomized, Double-blind, Placebo-Controlled Study to Evaluate the Efficacy, Safety, and Tolerability of BHV-7000 in Subjects with Refractory Focal Onset Epilepsy – RISE, Phase 2/3  

• BHV7000-304, Efficacy, Safety and Tolerability of BHV-7000 in Subjects with Idiopathic Generalized Epilepsy with Generalized Tonic-clonic Seizures - SHINE , Phase 2/3

• Beobachtungsstudie bei transkutaner Vagusvnervstimulation tVNS E, Firma: tvns technologies

• XPF-010-301, X-TOLE 2, A Randomized Study of XEN1101 Versus Placebo in Focal-Onset Seizures, Phase 3

Mitarbeiter*innen:

Study Nurses:
Ines Goebel
Sylke Schaffranek

Projektleitung:
Birgitta Esser

Prüfärzt*innen:
Dr. Arthur Jordan
PD Dr. Randi von Wrede
Dr. Michael Rademacher

Leitung der Prüfgruppe:
Prof. Dr. med. Rainer Surges, MHBA

Kontakt:

Studienambulanz
Tel.: 0228 287 -11507 oder -16912

Aktuell laufende drittmittelgeförderte Forschungsprojekte:
 

• European Research Council: ERC Starting Grant (2022 - 2027)
  Targeting epilepsy with phototherapeutics
   
• Landesregierung  NRW (2022 - 2026)
  iBehave - To define the structure of natural flexible behaviors and their neuronal implementation
   
• BMBF (2022 - 2025)
  AUTONOMIC - Entwicklungsbedingte Auswirkungen von Epilepsie auf die autonomen Funktionen beim Dravet-Syndrom
   
• DFG (2021 - 2025)
  SFB1089 Synaptic Micronetworks in Health and Disease
   
• DFG (2021 - 2025)
  Dissociating neuronal representations of contents and texture along the ventral visual processing stream in the human temporal lobe
   
• DFG (2021 - 2025)
  Memory consolidation during sleep and waking state at the level of single neurons in the human medial temporal lobe
   
• Walter und Marga Boll Stiftung (2021 - 2024)
  Bewusstseinssignale für die Intensivmedizin: Aktivitätsinduzierte Veränderungen von EEG-Netzwerkparametern zur Vorhersage der Erholung vom „Wachkoma“
   
• DFG (2020 – 2023)
  Neuronal representation of semantic information in the human temporal lobe
   
• BMBF (2020 - 2023)
  DeepHumanVision – Deep neural networks for understanding how populations of neurons in the human brain encode visual information

• Institut für Experimentelle Epileptologie und Kognitionsforschung IEECR
• SFB 1089
• Bonn Center of Neuroscience
• caesar    
• DZNE 
• LIMES
• Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie
• Klinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie

EpiCARE: ein europäisches Referenznetzwerk für seltene und komplexe Epilepsien

Die Bonner Klinik und Poliklinik für Epileptologie ist Teil des europäischen EpiCare-Netzwerks.

Von den Mitgliedern des EpiCARE-Netzwerks werden Methoden für hochspezialisierte Diagnostik und Pflege entwickelt und bereitgestellt, um Therapien und Behandlungsergebnisse bei Menschen mit seltenen und komplexen Epilepsien zu verbessern.
EpiCARE ist eines der 24 Europäischen Referenznetzwerke (ERNs), die vom ERN-Board der Mitgliedsstaaten genehmigt wurden. Die ERNs werden von der Europäischen Kommission finanziell gefördert.

Weitere Informationen zu EpiCARE finden Sie hier.