Wird Migräne durch einen Kipp-Prozess eingeleitet, sollte es neben einer Akuttherapie und allgemein prophylaktischen Maßnahmen einen dritten Weg der Behandlung spezifisch für die Vorbotenphase geben.
Zum letzten Beitrag kam die Frage, kann man eine Migräneattacke aufhalten, wenn sie durch einen Kipp-Punkt verursacht würde?
Dies haben wir uns natürlich auch gefragt. Dabei geht es nicht allein darum, diese Frage mit Ja oder Nein zu beantworten. Da die Fachliteratur diese Frage schon klar mit Ja beantwortet hat, geht es darum Methoden der Risikoabschätzung und, bei hohem Anfallsrisiko, spezifische Behandlungsansätze anzuregen. Dazu bedienten wir uns im Manuskript noch einmal einer Analogie zum Klimawandel. Dort spielt die thermohaline Zirkulation eine große Rolle. Sie wird auch als „globales Förderband” bezeichnet, eine gewaltige Meeresströmungen, die vier der fünf Ozeane in einem Kreislauf miteinander verbindet.
Terminologie
Das ist natürlich ein Thema meiner SciLogs-Nachbarn im Blog Klimalounge. Stefan Rahmstorf (Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung), der seit über zwanzig Jahren zur Stabilität der thermohaline Zirkulation forscht, schreibt neben anderen Autoren dort. Zum Beispiel bezeichnet er in “Golfstrom und Wahrheit” die thermohaline Zirkulation als „verlängerten Arm des Golfstroms“.
Bleiben wir noch kurz bei der Terminologie.
Im Beitrag “Sicherheitsrisiko Klimaspiralen – ‘Are we tumbling down the rabbit hole’?” weist Klimalounge-Autor Anders Levermann (Uni Potsdam) darauf hin, dass Übergänge durch Kipp-Punkte auch anders heißen, „[d]er Klimaberater von Frau Merkel, H.J. Schellnhuber, nennt sie Kipp-prozesse des Klimasystems oder tipping elements, die Frankfurter Allgemeine Kippschalter“.*
Kipp-Punkte finden sich nicht nur in der Klimaforschung und der Medizin. Mit Kipp-Punkt und mit allen anderen genannten Namen bezeichnen wir einen Mechanismus der letztlich unabhängig von einer konkreten Ausgestaltung ist. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer „modellfreien“ Beschreibung.
Universalität
Es finden sich (wahrscheinlich) Kipp-Punkte in Finanzmärkte und ihren Abstürzen, in Verkehrssystemen und der Staugefahr, in Stromnetzen, in die eine große Menge an erneuerbarer Energie eingeführt werden muss, Ökosystemen, deren Wildtierpopulationen bedroht sein können, in verarmten Regionen, die durch Mikrokredite über die Armutsgrenze gebracht werden können, um als letztes ein Beispiele zu nennen in dem ein System zum positiven kippt.
Ko-Autoren des neuen Manuskripts sind neben zwei Kollegen, die das klinische Fachwissen mit einbringen, Marten Scheffer, Professor für Gewässerökologie und Wassergütewirtschaft und Spinoza-Preisträger, die mit 2.5€ Millionen höchste wissenschaftliche Auszeichnung der Niederlande, Jürgen Kurths, Forschungsbereichsleiter am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Kazuyuki Aihara, der über Stromnetze und andere Kipp-Punkt-Systeme an Universität Tokio forscht. Der höflichkeithalber seien die klinischen Kollegen auch kurz vorgestellt: Michel Ferrari, auch Spinoza-Preisträger und Koordinator des neuen europäischen Forschungsprogramm „Mechanisms and Treatment of Migraine and its Chronification” und Arne May Professor für Neurologie am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf und Mitglied im Aufsichtsrat der Internationalen Kopfschmerzgesellschaft.
Aufhalten vs Rückgängigmachen
Zurück zur Frage. Kann man eine nahende Migräneattacke aufhalten? Die Betonung muss ich auf „nahend“ legen, denn wenn man „in“ der Attacke ist, würde wir über ein Rückgängigmachen reden müssen und das ist eine andere Frage, die nach der Akuttherapie. Eigentlich ist diese Unterscheidung schon der zentrale Punkt! Aufhalten und Rückgängigmachen sind in Systemen mit Kipp-Punkten völlig unterschiedliche Verfahren, weil sich der Zustand am Kipp-Punkt abrupt und massiv ändert. Vereinfacht gesagt, eine Pille, die in der Kopfschmerzphase hilft, ist nicht unbedingt eine, die schon vor der Attacke wirkt und umgekehrt.
Die nahende Migräneattacke kündigt sich in ca. 60% der Fälle etwa einen Tag zuvor durch Vorbotensymptome an. Diese Symptome haben wir im Manuskript als typisches und zwingendes Verhalten in Form großer und korrelierter Schwankungen vor einem anstehenden Kipp-Punkt angesehen. Wir konnten so die Verwechslung mit Auslösern erklären und wichtiger noch ihren Ursprung in einen bestimmten Teilnetzwerks des Gehirns vorhergesagen.
Den Vorbotensymptomen kommt folglich eine große Bedeutung zu, denn in dieser Phase können nicht nur “Pillen” sondern auch aktive Bewältigungsstrategien, wie verhaltenstherapeutische und andere nicht-pharmakologische Behandlungsansätze, noch helfen, z.B. progressive Muskelentspannung und Biofeedback. Somit ist eine anstehende Migräneattacke, wenn Sie frühzeitig in einem Zustand vor dem Kipp-Punkt erkannt wird, als grundsätzlich reversibel anzusehen, was in der Fachliteratur beschrieben wurde (s. Manuskript für Zitate).
Vorbotensymptome und Gefahrenabschätzung
Wenn dem so ist, spielen die Vorbotensymptome ein große Rolle, um eine Gefahrenabschätzung vornehmen zu können.
Genau hier können wir wieder den Vergleich zur Klimaforschung und der thermohaline Zirkulation ziehen. Dazu schreiben Kleinen, Held und Petschel-Held in ihrer Arbeit “The potential role of spectral properties in detecting thresholds in the earth system: Application to the thermohaline circulation” (in Ocean Dynamics, 2003):
It is becoming increasingly evident that there are critical thresholds in the Earth system, where the climate may change dramatically […]. The exact positions of these thresholds are, however, still unclear and it might be doubted whether they can be determined with enough precision to give concrete information on the threat of crossing the threshold. Therefore, additional independent methods for assessing the closeness of the system to these thresholds are needed. These methods could contribute to an early warning system for assessing the danger of crossing a threshold and possibly provide the information necessary for controlling the system
Übersetzt etwa:
Es wird immer deutlicher, dass es kritische Schwellen im System Erde gibt, bei denen sich das Klima dramatisch verändern kann […]. Die genauen Positionen dieser Schwellenwerte sind jedoch noch unklar und es kann bezweifelt werden, ob sie mit genügend Präzision bestimmt werden können, um konkrete Informationen über die Bedrohung eines Überschreites der Schwelle zu geben. Daher sind zusätzliche unabhängige Methoden zur Beurteilung der Nähe des Systems zu diesen Schwellenwerten nötig. Solche Verfahren könnten zu einem Frühwarnsystem zur Beurteilung der Gefahr einer Schwellenwertüberschreitung beitragen und gegebenenfalls die erforderlichen Informationen für die Steuerung des Systems mitliefern.
Man kann hier schlicht das Wort „Erde“ mit „Gehirn“ austauschen und „Klima“ mit „Nerverndynamik“. Die abrupte Veränderung in der Atlantikströmung würde bei Migräne einem massiv veränderten Fluss in den Nervenbahnen entsprechen, sogenannte neuroplastische Veränderungen im zentralen Nervensystem. Eine solche Schmerzursache nennt man auch zentrale Sensibilisierung.
: Die thermohaline Zirkulation und der Informationsfluß im Gehirn.
Der Clou dieser modellfreien Methodik ist, dass man auch ohne die Schwellwerte im Gehirn zu kennen, Kenngrößen aus Messdaten abschätzen kann, die den Abstand zum Kipp-Punkt angeben. Es geht also darum, das Risiko in der Phase vor dem Kipp-Punkte zu bestimmen, um gegebenenfalls spezifische Therapieansätze zu entwickeln, die sich sowohl von denen einer Akuttherapie als auch von allgemein prophylaktischen Maßnahmen unterscheiden. Dieser dritte Weg ist der wesentliche neue Punkt auf den wir hinweisen.
In vorangegangenen Veröffentlichungen haben wir nicht modellfrei sondern etwas konkreter diese Theorie als Migränemotornetz (migraine network generator, Link zur Zeitschrift Chaos hinter Bezahlwand) ausgestaltet, in dem Dynamische Netzwerk-Biomarker (Link zur Zeitschrift Translational Neuroscience, open access) vorkommen. Diesen Ansatz gilt es nun weiter auszuarbeiten und mit klinischen Daten abzugleichen.
Fußnoten
*Vielleicht wurden diese neuen Namen auch eingeführt, weil der gleichnamige Bestseller von Malcolm Gladwell “Tipping Point: Wie kleine Dinge Großes bewirken können” durch sein mangelhaftes wissenschaftliches Fundament den Begriff tipping point leider nachhaltig in der wissenschaftlichen Gemeinschaft beschädigt hat. Und noch ein wenig zur Terminologie: der Terminus “tipping elements” weißt indirekt durch sein Plural auf die Vielzahl unterschiedlicher Mechanismen hin, die alle Kipp-Punkte erzeugen mit gleichen generischen Verhalten (große und korrelierte Schwankungen). Ich habe z.B. über einen ganz bestimmten Kipp-Punkt, nämlich über die sogenannte Sattel-Knoten-Verzweigung, meinen ersten Blogbeitrag auf SciLogs geschrieben: „Geist einer Sattel-Knoten-Verzweigung“.