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Die Idee, elektrischen Strom für medizinische Zwecke zu verwenden, reicht bis in die Antike zurück. Scribonius Largus (Arzt in Mesopotamien, 46 v. Chr.) behandelte Kopfschmerzen und rheumatische Schmerzen, indem er den Torpedo Fisch (siehe Abbildung) auf die schmerzenden Körperregionen legte. Avicenna (um 1000 n. Chr.) beschrieb einen Nutzen der Behandlung mit dem Torpedo Fisch bei Melancholie. Diese Behandlungen waren somit erste transkutane elektrische Nervenstimulationen (TENS).
Die Entdeckung von Faraday (1833), dass elektrischer Strom ein Magnetfeld induzieren kann und umgekehrt, führte zur Entwicklung der „Faradization“ (Induktion von Gleichstrom), mit der Schmerzen behandelt werden konnten.
Mit Beginn des 20. Jahrhunderts wurde dann damit experimentiert, mit Magnetfeldern das Hirn elektrisch zu stimulieren: d’Arsonval (1896) und Thompson (1910) konnten durch Exposition des Kopfes innerhalb einer Induktionsspule Magnetophosphene (Wahrnehmung von Lichtblitzen) auslösen.
Vor der Entwicklung der modernen nicht-invasiven Hirnstimulationsverfahren fanden zunächst die Elektrokrampftherapie (EKT) und implantierte Neruostimulatoren den Weg in die klinische Anwendung. Nachdem schon wiederholt beobachtet wurde, dass sich psychotische Symptome nach epileptischen Anfällen bessern, wurde 1938 der erste schizophrene Patient mit EKT behandelt. 1964 wurde die ersten Rückenmarksstimulatoren zur Schmerzbehandlung implantiert. In der Zwischenzeit stellt die Tiefe Hirnstimulation (THS) bei Parkinson eine gut etablierte Behandlungsmethode dar und es werden gute Resultate bei der Behandlung von Zwangsstörungen, Tourette-Syndrom und Depressionen erzielt.
Barker hat im Jahr 1985 als erster mit Hilfe einer magnetischen Stimulation des motorischen Kortex des Menschen eine Bewegung des Daumens der Gegenseite auslösen können: transkranielle Magnetstimulation (TMS). Diese Methode hat seither ihren festen Platz in der neurologischen Diagnostik. Bickford untersuchte 1987, ob sich mit Hilfe solcher einzelner Impulse die Stimmung beeinflussen lässt. Erst mit der Entwicklung von Geräten, die repetitive Impulse auszulösen vermögen (repetitive Transkranielle Magnetstimulation, rTMS), konnte Pascual-Leone dann 1996 den ersten Beweis erbringen, dass rTMS eine antidepressive Wirkung hat.
Heute werden die nicht-invasiven Hirnstimulationsverfahren wir rTMS (repetitive Transkranielle Magnetstimulation) und tDCS (transkranielle Gleichstromstimulation) erfolgreich zur Behandlung zahlreicher psychiatrischer aber auch neurologischer Erkrankungen eingesetzt.