Vagus-Nerv-Stimulation (VNS)

Der Vagusnerv, anatomisch Nervus vagus und als 10. Hirnnerv (Nervus X) bezeichnet, ist einer der wichtigsten Nerven des menschlichen Körpers. Sein Name stammt vom lateinischen vagus und bedeutet „umherschweifend“. Die Bezeichnung ist sehr treffend, denn der Nerv zieht vom Hirnstamm durch den Hals, den Brustkorb und bis in den Bauchraum und gibt dabei zahlreiche Äste ab. Er steht unter anderem mit Herz, Lunge, Speiseröhre, Magen, Darm, Leber und weiteren inneren Organen in Verbindung. Dabei ist der Vagus nicht einfach eine Leitung, die Befehle vom Gehirn an die Organe übermittelt. Er ist vielmehr eine bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen Gehirn und Körper. Besonders bemerkenswert ist, dass ungefähr 80 Prozent der Vagusfasern afferent sind. Das bedeutet: Die Informationen laufen überwiegend vom Körper zum Gehirn. Der Vagus informiert das Gehirn also fortlaufend darüber, was im Körper geschieht. Die übrigen Fasern sind überwiegend efferent und übertragen Signale vom Gehirn in Richtung der Organe. Der Vagus ist damit gewissermaßen ein permanenter Informationskanal über den inneren Zustand des Körpers.

Der Vagus ist vor allem Bestandteil des parasympathischen Nervensystems, also jenes Anteils des autonomen Nervensystems, der zahlreiche Funktionen des Körpers reguliert, ohne dass wir sie bewusst steuern müssen. Zu seinen Aufgaben gehören unter anderem die Regulation beziehungsweise Beeinflussung von Herzfrequenz, Verdauung, Magen-Darm-Motilität, bestimmten Atemfunktionen und verschiedenen viszeralen Reflexen.

Beim Herzen kann eine vagale Aktivierung beispielsweise die Herzfrequenz reduzieren. Im Verdauungssystem beeinflusst der Vagus unter anderem die Bewegungen des Magen-Darm-Traktes und die Kommunikation zwischen Verdauungsorganen und Gehirn. Dabei sollte man sich den Vagus nicht als eine Art einfachen „Entspannungsnerv“ vorstellen. Seine eigentliche Funktion ist umfassender: Er ist Bestandteil eines Regelkreises, der den Organismus an unterschiedliche innere und äußere Anforderungen anpasst. Der Körper muss beispielsweise ständig entscheiden, ob gerade körperliche Aktivität, Aufmerksamkeit, Verdauung, Erholung, Schlaf oder eine Stressreaktion erforderlich ist. Der Vagus ist an zahlreichen dieser Anpassungsvorgänge beteiligt.

Eine der interessantesten Eigenschaften des Vagus besteht darin, dass er ständig Informationen aus dem Körper an das Gehirn übermittelt. Im Körper befinden sich zahlreiche Rezeptoren, die beispielsweise Dehnung, Druck, chemische Veränderungen, Blutdruck, Organaktivität und andere physiologische Zustände registrieren können. Die entsprechenden Signale gelangen über Nervenbahnen zum Hirnstamm. Dort werden sie zunächst verarbeitet und anschließend an weitere Gehirnregionen weitergeleitet. Damit entsteht ein kontinuierlicher Regelkreis: Körper → Vagus → Hirnstamm → höhere Gehirnzentren → autonomes Nervensystem → Körper. Dieser Regelkreis ist für das Verständnis der Vagusnervstimulation entscheidend.

Denn wenn man bestimmte vagale Nervenfasern stimuliert, beeinflusst man nicht einfach einen einzelnen Muskel oder ein einzelnes Organ. Man gibt dem Nervensystem vielmehr ein künstlich erzeugtes sensorisches Signal, das in einen bereits bestehenden Regulationskreislauf eingespeist wird.

Auf den ersten Blick erscheint es ungewöhnlich, dass ein Nerv, der bis zu den Organen im Bauchraum reicht, ausgerechnet an der Ohrmuschel stimuliert werden kann. Der Grund liegt in der Anatomie. Ein kleiner Bereich der äußeren Ohrmuschel wird von einem sensiblen Ast des Vagusnervs versorgt. Dieser Ast wird Ramus auricularis nervi vagi oder auch Arnold-Nerv genannt. Damit besitzt die Ohrmuschel eine direkte periphere Verbindung zu einem Teil des Vagus. Allerdings ist nicht die gesamte Ohrmuschel gleichermaßen geeignet.

Für die Vagusnervstimulation sind insbesondere bestimmte Bereiche der Ohrmuschelkoncha, also der schalenförmigen Vertiefungen der Ohrmuschel, von Bedeutung. Häufig verwendet werden insbesondere die Cymba conchae und je nach Verfahren auch Bereiche der Cavum conchae oder den Tragus unmittelbar am Gehöreingang. Dort befinden sich sensible Nervenfasern, die dem aurikulären Vagusast zugeordnet werden.

Die elektrische Stimulation des Ohres wird wissenschaftlich als transkutane aurikuläre Vagusnervstimulation, kurz taVNS, bezeichnet. „Transkutan“ bedeutet, dass die elektrische Stimulation durch die Haut erfolgt. „Aurikulär“ bedeutet, dass die Stimulation an der Ohrmuschel durchgeführt wird. „Vagusnervstimulation“ bedeutet, dass dabei vagale sensible Nervenfasern aktiviert werden sollen. Im Gegensatz zur klassischen invasiven Vagusnervstimulation muss hierfür kein Nerv operativ freigelegt und keine Elektrode implantiert werden. Die Elektroden werden vielmehr von außen auf der Haut des Ohres angebracht. Die Methode gehört deshalb zu den nichtinvasiven Neuromodulationsverfahren.

Die Elektrode erzeugt einen sanften elektrischen Impuls. Dieser verändert lokal das elektrische Membranpotenzial von Nervenfasern. Wird eine ausreichende Reizschwelle erreicht, können die entsprechenden Nervenfasern Aktionspotenziale erzeugen. Diese Signale werden anschließend entlang der Nervenfasern weitergeleitet. Bei der Vagusstimulation am Ohr geht es dabei vor allem um afferente, also zum Gehirn führende Signale. Das ist ein wichtiger Punkt: Der sanfte Strom fließt nicht einfach vom Ohr bis zum Herzen oder bis zum Darm. Vielmehr erzeugt die Stimulation ein Nervensignal, das anschließend über die entsprechenden Nervenbahnen in Richtung Hirnstamm weitergeleitet wird. Dort wird das Signal in bestehende neuronale Netzwerke eingespeist.

Eine zentrale Bedeutung hat dabei der Nucleus tractus solitarii (NTS), der auch als Nucleus solitarius bezeichnet wird. Der NTS liegt im Hirnstamm und ist eine wichtige Verarbeitungs- und Umschaltstation für viszerale Informationen. Dort treffen unter anderem Signale des Vagus und anderer sensibler Systeme zusammen. Vom NTS bestehen Verbindungen zu zahlreichen weiteren Strukturen des Gehirns. Dazu gehören unter anderem Bereiche, die an der Regulation von: Herz-Kreislauf-Funktionen, Atmung, Stressreaktionen, Aufmerksamkeit, Emotionen, Schmerzverarbeitung, Schlaf-Wach-Regulation und anderen autonomen beziehungsweise zentralnervösen Prozessen beteiligt sind. Damit wird verständlich, weshalb die Stimulation einer kleinen Stelle am Ohr Auswirkungen auf sehr viel größere funktionelle Netzwerke haben kann.

Vom NTS und anderen vagalen Kerngebieten bestehen Verbindungen zu zahlreichen weiteren Hirnstrukturen. Eine besondere Rolle spielen dabei unter anderem der Nucleus ambiguus, der dorsale motorische Vaguskern, der Locus coeruleus, der Raphe-Komplex, der Hypothalamus, verschiedene Bereiche des limbischen Systems sowie präfrontale und andere kortikale Netzwerke. Diese Strukturen sind unter anderem an Aufmerksamkeit, Erregungsniveau, Stressverarbeitung, emotionaler Regulation, autonomer Kontrolle und Schmerzmodulation beteiligt. Die Vagusnervstimulation ist deshalb nicht als einfache „Nervenmassage“ zu verstehen. Neurophysiologisch handelt es sich um eine Form der Neuromodulation, bei der die Aktivität bestimmter neuronaler Netzwerke beeinflusst wird.

Körper und Psyche sind neurobiologisch nicht voneinander getrennt. Emotionen entstehen zwar im Gehirn, gehen aber gleichzeitig mit deutlichen körperlichen Veränderungen einher. Bei Angst können beispielsweise Herzfrequenz, Atmung, Muskelspannung und Aufmerksamkeit verändert sein. Bei Entspannung verändern sich diese Parameter wiederum. Diese körperlichen Zustände werden vom Gehirn kontinuierlich registriert. Der Vagus ist ein wichtiger Bestandteil dieser Körper-Gehirn-Kommunikation. Eine Stimulation vagaler afferenter Fasern kann deshalb Netzwerke beeinflussen, die an der Verarbeitung von Stress, Emotionen, Aufmerksamkeit und Erregung beteiligt sind.

Das erklärt auch das wissenschaftliche Interesse an taVNS bei verschiedenen psychischen und neurologischen Störungen. Untersucht wurden unter anderem Depressionen, Angststörungen, posttraumatische Belastungsstörungen, Schlafstörungen und kognitive Funktionen. Die zugrunde liegende Idee ist nicht, dass der Vagus eine psychische Erkrankung unmittelbar „beseitigt“. Vielmehr soll die neuronale Regulation bestimmter Netzwerke beeinflusst werden.

Das autonome Nervensystem muss ständig zwischen unterschiedlichen Zuständen wechseln können. Bei körperlicher Belastung ist beispielsweise eine erhöhte Aktivierung sinnvoll. Nach der Belastung muss der Organismus wieder in einen Zustand geringerer Aktivierung zurückkehren. Der Vagus spielt bei dieser Erholungs- und Anpassungsfähigkeit eine wesentliche Rolle. Eine wichtige Kenngröße ist wiederum die Herzratenvariabilität (HRV). Sie beschreibt die natürlichen Schwankungen der Zeitintervalle zwischen den Herzschlägen. Der Herzschlag ist nämlich nicht vollkommen regelmäßig. Durch die Interaktion zwischen Sympathikus, Parasympathikus, Atmung und anderen Regulationsmechanismen verändert sich die Herzfrequenz ständig geringfügig. Der Vagus trägt wesentlich zu diesen kurzfristigen Veränderungen bei. Deshalb wird die HRV häufig als ein indirekter Marker der autonomen Regulationsfähigkeit verwendet.

Besonders eng ist die Verbindung zwischen Vagusaktivität und Atmung. Während der Einatmung steigt die Herzfrequenz typischerweise etwas an, während sie während der Ausatmung wieder etwas abnimmt. Dieses Phänomen wird als respiratorische Sinusarrhythmie bezeichnet. Der Vagus ist wesentlich an diesem Mechanismus beteiligt. Das erklärt auch, weshalb langsame, kontrollierte Atmung einen Einfluss auf die autonome Regulation haben kann. Atmung und Vagusaktivität sind eng miteinander gekoppelt.

Der Vagus ist besonders eng mit der Regulation des Herzens verbunden. Vagale Fasern beeinflussen vor allem den Sinusknoten und damit die Geschwindigkeit, mit der elektrische Impulse im Herzen entstehen. Eine stärkere vagale Aktivität kann deshalb die Herzfrequenz verlangsamen. Darüber hinaus ist der Vagus Teil komplexer Reflexmechanismen, mit denen der Körper beispielsweise auf Veränderungen des Blutdrucks reagiert.

Der Vagus besitzt besonders umfangreiche Verbindungen zum Magen-Darm-Trakt. Er ist an der Regulation von Magenbewegungen, Darmmotilität und verschiedenen Verdauungsprozessen beteiligt. Gleichzeitig liefert der Verdauungstrakt über vagale Fasern Informationen an das Gehirn. Damit bildet der Vagus eine wichtige neuronale Verbindung innerhalb der sogenannten Darm-Hirn-Achse. Die Darm-Hirn-Achse umfasst allerdings weit mehr als den Vagus. Auch Hormone, Stoffwechselprodukte, das Immunsystem und das enterische Nervensystem sind daran beteiligt. Der Vagus ist jedoch eine der wichtigsten direkten neuronalen Verbindungen zwischen beiden Systemen.

Auch die Schmerzverarbeitung steht mit vagalen Netzwerken in Verbindung. Schmerz ist kein rein peripheres Phänomen. Zwar entstehen Schmerzsignale häufig durch Aktivierung von Nozizeptoren im Körper, aber die tatsächliche Schmerzempfindung wird wesentlich durch das zentrale Nervensystem moduliert. Aufmerksamkeit, emotionale Verfassung, Stress, Schlaf, Erwartung und autonome Aktivierung können beeinflussen, wie intensiv ein Schmerz empfunden wird. Vagale Netzwerke sind an dieser zentralen Regulation beteiligt. Deshalb wird Vagusnervstimulation auch als möglicher Bestandteil von Behandlungsstrategien bei verschiedenen chronischen Schmerzsyndromen untersucht.

Besonders interessant ist die Verbindung zwischen dem Nervensystem und dem Immunsystem. Der Vagus ist Bestandteil der sogenannten cholinergen antiinflammatorischen Bahn. Dabei handelt es sich um einen neuroimmunologischen Regulationsmechanismus, bei dem neuronale Signale über verschiedene Zwischenschritte die Aktivität bestimmter Immunzellen beeinflussen können. Damit besitzt das Nervensystem grundsätzlich die Fähigkeit, auf immunologische Prozesse einzuwirken. Das bedeutet nicht, dass eine Vagusstimulation jede Entzündung unmittelbar beseitigt. Es zeigt aber, dass die traditionelle Trennung von „Nervensystem“ und „Immunsystem“ biologisch nicht vollständig zutrifft. Beide Systeme stehen in einem intensiven gegenseitigen Austausch.

Bei der Vagusnervstimulation wird bevorzugt der linke Ohr-Vagus verwendet, weil der rechte Nerv mehr auf das Herz einwirkt. Der Vagusnerv ist somit wesentlich mehr als ein Nerv, der für „Entspannung“ zuständig ist. Er ist ein zentrales Element der Kommunikation zwischen Gehirn und Körper und verbindet über seine afferenten und efferenten Fasern den Hirnstamm mit zahlreichen inneren Organen.

Die Vagus-Nerv-Stimulation (VNS) gelingt am besten und einfachsten mit einem handelsüblichen TENS-Gerät, was ursprünglich zur Muskelstimulation verwendet wird. Allerdings müssen die meist sehr großen Elektroden verkleinert werden, damit sie am Ohr angewendet werden können.

Interessenten können unter kontakt@arche-online.eu eine ausführliche Bedienungsanleitung zur Vagusnervstimulation (VNS) mit einem TENS-Gerät anfordern.