Das Herz ist ein echtes biologisches Wunder. Es schlägt unser ganzes Leben lang ohne Pause, ohne Wartung. Keine technische Pumpe würde das so lange durchhalten. Mit jedem Schlag pumpt es Blut durch den Körper, insgesamt mehrere tausend Liter am Tag. Bei so einer Dauerleistung ist es kaum überraschend, dass auch mal was aus dem Gleichgewicht geraten kann.
Was aber, wenn das Herz plötzlich aus dem Takt gerät? Was passiert dann eigentlich im Körper und wie gefährlich kann das sein? Darum geht’s heute in „Ach Mensch“. Ich bin Jessi Jus. Schön, dass ihr zuhört. Ach Mensch, Schwerpunkt Körper und Psyche. Ein detektor.fm-Podcast in Kooperation mit der Max Planck Gesellschaft.
Ich glaube, jede und jeder kennt solche Szenen, solche Bilder aus irgendeinem Film oder einer Krankenhausserie. Ein Patient oder eine Patientin hat Kammerflimmern, dann wird immer ziemlich dramatisch ein Defibrillator gezückt und ein Elektroschock verpasst. Wenn das Herz plötzlich unkoordiniert schlägt, dann kann das durchaus lebensgefährlich werden. Jedes Jahr sterben in Deutschland zehntausende Menschen an einer Herzrhythmusstörung. Wie könnte man dem entgegenwirken und gibt es eigentlich Aussicht auf sanftere Behandlungsmethoden im Ernstfall? Darüber spreche ich hier heute mit Professor Stefan Lutter vom Max Planck Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen. Er leitet dort die Forschungsgruppe Biomedizinische Physik.
Herr Lutter, schön, dass Sie heute hier sind. Herzlichen Dank für die Einladung. Ich freue mich auf das Gespräch. Der Herzschlag, das ist ja eigentlich das Allererste, was ein Mensch kennenlernt. Schon im Mutterleib kann man den Herzschlag der Mutter wahrnehmen. Es ist wirklich so ein urvertrauter Klang, kann man sagen. Trotzdem könnten vermutlich die wenigsten aus dem Stehgreif ganz genau erklären, was das Herz eigentlich in diesem Moment des Schlagens macht.
Nehmen Sie uns doch bitte mal mit in den Körper. Was passiert denn ganz genau, wenn das Herz schlägt? Ja, das Herz ist ein ganz faszinierendes Organ. Es ist ein Hohlmuskel, etwa so groß wie die menschliche zusammengeballte Faust, wiegt etwa 300 Gramm bei einem erwachsenen Menschen. Und die Aufgabe ist, Blut zu pumpen durch den Körper. Es ist ein Hohlmuskel, der besteht aus zwei Hälften, der linken und der rechten Hälfte. Und jede der Hälften wiederum besteht aus einem Vorhof und einer Kammer.
Und die Aufgabe der rechten Seite des Herzens ist es, das sauerstoffarme Blut aus dem Körper, das zurückströmt ins Herz, dann in die Lunge zu pumpen. Dort wird es wieder mit Sauerstoff angereichert und kommt dann in die linke Seite des Herzens. Und von dort geht es dann sauerstoffreich zurück in den Körper, bis es wieder im rechten Vorhof ankommt. Und um das zu machen, muss das Herz in einem Takt schlagen.
Dafür gibt es im Herzen einen Taktgeber, einen Schrittmacher, das ist der sogenannte Sinusknoten. Und der schwingt mit einer Frequenz von etwa 60 bis 70 Schlägen pro Minute und führt dazu, dass sich elektrische Erregungswellen über den Vorhof, diese Vorkammern, ausbreiten. Die Ausbreitung geht dann weiter über den sogenannten AV-Knoten. Das ist so eine Art Barriere, ein Durchlass zwischen den Vorkammern und den Hauptkammern. Und von dort geht die elektrische Erregung in die Hauptkammer.
Und sobald eine elektrische Erregung dort ist, fängt der Herzmuskel an, sich zusammenzuziehen, zu kontrahieren. Und das tut er in einer sehr, sehr koordinierten Form, sodass der Herzmuskel so kontrahiert, dass er das Blut sehr, sehr effektiv auswirft. Er wringt das Blut ein wenig aus dem Herzen, kann man es vielleicht am besten beschreiben. Das kann man sich tatsächlich ganz gut vorstellen, so ein Auswringen.
Ich habe mich aber trotzdem gefragt, wofür gibt es eigentlich diesen Takt? Weil ein Herz kann langsamer oder schneller schlagen, aber es gibt immer einen Takt. Sorgt dieser Takt für besonders viel Effizienz? Ja, in gewisser Weise, aber auch für Ordnung. Es gibt sozusagen sehr viele Zellen, Milliarden Herzzellen, die wenn sie angeregt werden, kontrahieren können in Folge. Aber es soll ja sehr organisiert und koordiniert sein.
Im Grunde braucht es in diesem Konzert einen Dirigenten, und der Sinusknoten dirigiert die Aktivität des Herzens. Er schwingt, er gibt den Takt vor, und dann folgen die Zellen drumherum im Vorhof. Diesen Takt werden erregt, leiten die Erregung weiter an ihre Nachbarzellen, und so breitet sich dann die Erregung im Herzmuskel aus. Immer wenn eine Zelle erregt ist, fängt sie kurz danach an, sich zusammenzuziehen. Dadurch ist die Erregung und auch die mechanische Bewegung koordiniert. Das ist die Hauptaufgabe des Taktgebers, des Sinusknotens. Und nur dann kann das Herz effektiv pumpen.
Okay, das kann ich mir jetzt ganz gut vorstellen. Also der Sinusknoten ist sozusagen der Dirigent oder die Dirigentin. Und wenn Einzelne aus dem Takt fallen würden, dann würde ganz schön großes Chaos entstehen im Körper und nicht mehr alles gut zusammen funktionieren. Sie sind ja jetzt Forschungsgruppenleiter am Max Planck Institut für Dynamik und Selbstorganisation. Ich wäre jetzt nicht unbedingt darauf gekommen, dass hier Herzforschung stattfindet, aber Sie beschreiben das Herz als ein sich selbst organisierendes System. Was heißt das eigentlich genau?
Unter Selbstorganisation verstehen wir ein Phänomen, bei dem eine Wirkung eigentlich entsteht durch die Interaktion, das Zusammenwirken von einzelnen Elementen. Ein einfaches Beispiel, das vielleicht anschaulich erklärt, ist ein Fischschwarm. In einem Fischschwarm beobachten einzelne Fische das, was ihre Nachbarn machen, und verhalten sich entsprechend. Und wenn beispielsweise ein Fisch im äußeren Bereich eines Schwarms dann etwas wahrnimmt und reagiert, so setzt sich diese Reaktion durch den gesamten Schwarm hinfort. Und man sieht eine kollektive Bewegung, eine Dynamik.
Der einzelne Fisch folgt einfachen Regeln und schaut sich eigentlich nur in seiner eigenen Nachbarschaft um. Und trotzdem haben wir eine kollektive, den ganzen Schwarm erfassende Dynamik. Das ist ein gutes Beispiel für Selbstorganisation in dynamischen Systemen. Und man beobachtet das auch im Herzen. Und insofern besteht tatsächlich eine wissenschaftliche Verbindung zwischen dem was man in der Natur in anderen Bereichen beobachtet und auch der Herzdynamik.
Sie sind ja jetzt Physiker, und ich muss auch zugeben, dass ich einen Physiker nicht unbedingt in der Herzforschung erwartet hätte. Wie sind Sie denn bei Ihrem Forschungsthema eigentlich gelandet? Wie so oft im Leben spielte da der Zufall eine große Rolle. Ich habe in Hannover und Göttingen studiert, auch dann promoviert in Göttingen, bin dann in die Niederlande gegangen, um einem ganz anderen Thema zu forschen: Turbulenz. Und von dort in die USA, und dort wollte ich meine Turbulenzforschung fortsetzen.
Und dann kam der Zufall ins Spiel, dass ich mit einem Kollegen dort in Kontakt kam, der in den Biomedical Sciences gearbeitet hat, Robert Gilmour, und dessen Spezialgebiet die Herzforschung war: Arrhythmien im Herzen. Und so kamen wir dann ins Gespräch, und ich habe spontan entschieden, dass ich mein Arbeitsgebiet wechsle, also aus der Turbulenz und der nichtlinearen Dynamik im Allgemeinen dann in die Herzforschung wechsle. Das war eine ganz spontane Entscheidung vor einigen Jahren. Ich habe sie nie bereut.
Trotzdem interessant, wie man dann plötzlich den Bereich wechselt. Gab es da irgendwie nochmal eine besondere Motivation? Fanden Sie das interessant, auch am Körper direkt zu forschen? Ja, es klingt jetzt wie ein großer Wechsel, weil das Thema natürlich ein anderes ist, aber es gibt auch viele Gemeinsamkeiten. Also die nichtlineare Dynamik des Systems ist sehr, sehr faszinierend. Und die habe ich vorher schon an Strömungssystemen untersucht und fand das immer sehr faszinierend.
Und der Gedanke, dass das, was wir dort gelernt hatten als Konzept oder die Methoden, die wir entwickelt hatten, im Herzen einzusetzen, das hat mich wirklich fasziniert. Also die Möglichkeit, hier durch eine interdisziplinäre Verbindung Fortschritte zu machen, das fand ich super spannend. Aber dann hat mich natürlich auch sehr motiviert, dass man durch diese Forschung tatsächlich auch etwas verändern kann. Herzrhythmusstörungen, auf die wir noch zu sprechen kommen, werden ja besser zu verstehen, vielleicht auch besser zu behandeln. Und das war, glaube ich, am Ende ausschlaggebend dafür, zu dieser spontanen Entscheidung.
Ja, als Sie eben gesagt haben, dass Sie sich mit Turbulenzen beschäftigt haben, dann dachte ich schon kurz: Na, gut, im Herz, bei einer Herzrhythmusstörung, bei Arrhythmien kommt es ja quasi auch zu Turbulenzen. Vielleicht gucken wir uns das jetzt genauer an. Also lassen Sie uns mal darüber sprechen, was im Körper eigentlich passiert, wenn das Herz jetzt irgendwie aus dem Takt gerät.
Das Herz ist eigentlich super robust. Wenn man sich nur anschaut, wie oft es am Tag schlägt oder im Laufe eines Lebens, ich glaube, es sind gut drei Milliarden Schläge innerhalb von 80 Jahren. Und doch kommt es hin und wieder zu Störungen, die dann sich weiterentwickeln können und aus denen Herzrhythmusstörungen werden können. Man kann sich das so vorstellen, dass man im normalen Herzschlag ebene Wellen hat, die über das Herz laufen und die dann zu der mechanischen Kontraktion und dem effektiven Pumpen führen.
In einer bestimmten Form von Herzrhythmusstörung kommt es nun dazu, dass diese Wellen plötzlich zu wirbeln werden. Und ich kann gleich noch etwas genauer erklären, wie das passiert. Aber die Idee ist, dass man nun eine kreisende Erregung hat, statt der ebenen Welle, die einmal über das Herz läuft und dann zum Stillstand kommt und wieder neu erzeugt wird durch den Sinusknoten, entstehen jetzt wirbelartige Wellen. Die rotieren tatsächlich und die rotieren so schnell, dass sie den Sinusknoten eigentlich gar nicht mehr hören.
Der Dirigent oder die Dirigentin hat jetzt plötzlich nichts mehr zu melden, und diese Welle übernimmt das Regime und dreht sich weiter, wie so ein kleiner Tornado. Wie ein kleiner Tornado. Das ist ein super Bild. Da rotiert etwas um einen Kern herum und kann im Herzen kreisen, und dann ist die elektrische Erregung auch rotierend und die mechanische Erregung auch. Und die Pumpleistung bricht plötzlich zusammen. Das ist ganz gefährlich.
Richtig lebensgefährlich wird es dann, wenn dieser Tornado zerbricht, wenn er in viele kleine Wirbel zerbricht. Dann kann man sich vorstellen, dass diese Wirbel durch das Herz sausen, tatsächlich wie eine turbulente Strömung in einem Fluss. Man schaut drauf und man sieht immer neue Wirbel entstehen und vergehen. Und im Herzen sind es elektrische Wellen, die rotieren, die entstehen und die vergehen. Und die mechanische Kontraktion passiert dann an unterschiedlichen Stellen im Herzen zu unterschiedlichen Zeiten, völlig unkoordiniert.
Und infolge kann der Herzmuskel auch gar nicht mehr kontrahieren, sich zusammenziehen. Das Herz kann nicht mehr pumpen. Passiert das im Ventrikel, dann droht der plötzliche Herztod innerhalb von Minuten. Und der Zustand vorher wäre dann das Kammerflimmern. Der Zustand vorher, wenn wir den einen Wirbel haben, den nennt man Tachykardie. Wenn er im Ventrikel passiert, eine ventrikuläre Tachykardie, bei der der Herzschlag sehr schnell ist. Diese eine rotierende Welle, die ist relativ schnell unterwegs. Das heißt, das Herz schlägt dann mit einer hohen Frequenz und es wirft ganz wenig Blut noch aus.
Wenn die Tachykardie, das heißt der große Wirbel, dann zerfällt in viele kleine, dann spricht man von dem Kammerflimmern. Und der Begriff ist entstanden durch Beobachtung. Man hat sich die Herzoberfläche angeschaut und man sah auf der Herzoberfläche so eine ganz kleine Bewegung, ganz unkoordiniert, wie flimmern. Daher der Name. Also wie so ein Zucken, sozusagen, wie so ein Zittern.
Wie entsteht das eigentlich? Also was sind die Ursachen und welche Menschen trifft so was? Es gibt da verschiedene Wege, wie so eine Herzrhythmusstörung entstehen kann. Grundsätzlich ist es so, dass eine Störung in der Ausbreitung der Wellen im Sinusrhythmus dazu führen kann. Zum Beispiel, wenn in bestimmten Bereichen die Ausbreitungsgeschwindigkeit mal etwas schneller, mal wieder etwas langsamer ist, dann kann es sein, dass sich aufeinanderfolgende Wellen blockieren und sich nicht weiter ausbreiten können. Und dann entstehen solche Wellen.
Ich kann noch ein bisschen genauer erklären, wie das passiert. Dazu muss man erklären, dass ein erregbares System ist. Das können wir vielleicht gleich noch machen. Eine andere Möglichkeit ist, dass einzelne Zellen, das kommt manchmal vor, vergessen haben, dass sie eigentlich im Orchester spielen. Stattdessen einen einzelnen Puls abgeben. Das kommt hin und wieder vor, ist normalerweise auch nicht schlimm, es sei denn, es passiert in einem ganz gefährlichen Moment des Herzschlags, wo das Herz besonders verletzlich ist.
Und dann kann es sein, dass dieser extra Puls, der dort entsteht, lokal tatsächlich eben zum Auftreten dieser rotierenden Wellen führt. Kann das jeden von uns treffen? Braucht es Veranlagungen, Vorerkrankungen? Ja, grundsätzlich kann es jeden von uns treffen. Manchmal durch einen äußeren Anlass. Vielleicht haben einige in Erinnerung, dass es Sportveranstaltungen gab, bei denen Eishockeyspieler beispielsweise von einem Puck im Brustraum getroffen wurden. Und dieser schwere Schlag auf die Brust hat dann zu einer Störung im Herzen geführt und diese wiederum zu einer Arrhythmie.
Also ein im Grunde ganz gesundes Herz kann auch solche Arrhythmien entstehen lassen, das ist prinzipiell möglich. Aber die Wahrscheinlichkeit, mit der das passiert, hängt schon sehr davon ab, in welchem Zustand das Herz ist. Ist es älter? Ist es vielleicht schon vorgeschädigt? Gibt es Einlagerungen im Herzmuskel, sogenannte Fibrose? Dann entstehen Heterogenitäten, also genau diese Unregelmäßigkeiten in der Struktur des Herzens, die dann dazu führen, dass Wellen miteinander kollidieren können, sich blockieren können und dann Arrhythmien entstehen.
Also ich habe auch manchmal Herzrasen. Da frage ich mich natürlich, ist das bedrohlich oder ist das normal? Das kennt ja jeder, dass man ab und zu mal merkt, mein Herz ist gerade ein bisschen gestolpert. Ja, ich glaube, das ist in den allermeisten Fällen normal. Wir alle erleben das. Das Herz stolpert mal und kommt dann auch wieder in den Takt. Beobachtet man das öfters, dann sollte man das auf jeden Fall abklären lassen und prüfen lassen, ob es dafür eine Ursache gibt, die man behandeln sollte.
Aber es ist tatsächlich so, dass viele Störungen im Herzen auch wieder abklingen und zu keinen Arrhythmien führen. Und das macht das Herz eigentlich sehr, sehr stabil. Aber leider gibt es eben auch die Fälle, wo das nicht der Fall ist. Und dann muss man über andere Möglichkeiten nachdenken oder auch andere Therapien anwenden. Man hat ja tatsächlich ziemlich lange gar nicht so genau verstanden, was im Körper passiert beim Kammerflimmern. Und Sie haben dieses Phänomen besser erforscht. Was haben Sie da genau geschafft und was war Ihre Errungenschaft dabei?
Ja, die Frage, was ist eigentlich Kammerflimmern? Das ist eine Frage, die natürlich schon viele, viele Jahrzehnte die Forschenden bewegt. Und es gibt hier sehr viele Studien, die Schritt für Schritt erklärt haben, worum es sich dabei handelt. Im Grunde die ersten Arbeiten schon vor 150 Jahren. Es ist total faszinierend, wie man damals Mitte des 19. Jahrhunderts versucht hat, dieses Flimmern zu vermessen. Tatsächlich mittlerweile gibt es natürlich viele moderne Techniken, Bildgebungsverfahren insbesondere.
Aber was für lange Zeit eine große Herausforderung war, war, dass man nur die Oberfläche des Herzens schauen konnte. Und das ist so, als würde man sich einen Fluss anschauen. Man hätte nur Zugang zur Oberfläche. Man kann die Wirbel auf der Oberfläche sehen, aber man weiß eigentlich, dass tief unten, nahe des Flussbettes, dort, wo das Wasser strömt, viele Wirbel sind, die man so nicht sehen kann. Deshalb haben wir uns in meiner Gruppe darauf konzentriert, Verfahren zu entwickeln, mit denen man die Wirbel auch im Inneren des Herzmuskels sichtbar machen kann.
Und darauf konzentriert, nicht nur das elektrische Signal zu messen, sondern auch das mechanische, weil es ist die Verbindung von elektrischem und mechanischem, was das Herz eigentlich ausmacht. Und hierzu haben wir Verfahren entwickelt, die einerseits optisch sind und auf der anderen Seite auch mit Ultraschall funktionieren. Und mit diesen Verfahren konnten wir jetzt erstmals tief im Inneren des Herzmuskels diese Wirbel sichtbar machen. Zunächst in Experimenten im Labor und mittlerweile auch bei Patienten.
Das ist sehr, sehr spannend und bringt uns ein bisschen zurück zu dem Punkt der Frage, die vor 150 Jahren gestellt wurde: Was ist im Kern wirklich Fibrillation? Wie sieht sie aus? Und das können wir heute schon zu einem guten Stück beantworten. Jetzt wissen wir, was genau passiert beim Kammerflimmern. Bisher kamen ja häufig Defibrillatoren zum Einsatz. Dann wird dem Herz ein starker Schock verpasst. Was bewirkt das eigentlich?
Ja, Defibrillation ist eine großartige Entwicklung, auch schon mehr als 100 Jahre alt. Tatsächlich angefangen mit der Technisierung der Welt, also als der Strom eine größere Rolle spielte im Leben der Menschen, kam es auch immer öfter zu Verletzungen und Todesfällen durch Strom. Und man hat dann untersucht, was passiert da eigentlich und ist auch auf den Punkt gekommen, dass man mit dem Strom, welcher eine Herzrhythmusstörung eine Arrhythmie erzeugen kann, diese auch beenden kann.
Und die Idee der Defibrillation ist im Grunde ganz einfach. Dazu muss man zunächst wissen, dass das Herz ein sogenanntes erregbares Medium ist. Das klingt jetzt erst mal kompliziert. Der Gedanke ist aber auch hier wieder sehr einfach. Das ist ein System, ein Medium, das hat einen Grundzustand, und der ist stabil. Nur wenn man das Medium stört, wenn man einen kleinen Strom injiziert, dann kann es zu einer Veränderung kommen, aber auch nur dann, wenn der Strom über einen Schwellwert hinaus angeregt wird.
Wenn das Medium einmal angeregt ist, dann entsteht ein Aktionspotenzial. Das ist die Anregung. Das kann das Aktionspotenzial in der Herzmuskelzelle sein. Das dauert dann für einen Moment an und dann klingt es ab. Und nachdem es abgeklungen ist, ist die Zelle dann refraktär. Also diese Eigenschaften, der Grundzustand, der stabil ist, die Störung, die zum Aktionspotenzial führt, und dann der Zustand, wo es für einen Moment nicht mehr anregbar ist, das macht ein erregbares Medium aus. Ein Herzmuskel ist ein solches.
Ein anderes Beispiel, wo man es gleich testen kann, ist ein Wald. Der Wald im Ruhezustand ist recht stabil. Es sei denn, irgendwo schlägt der Blitz ein und ein kleiner Funke, und er fängt dann an, ein Feuer auszulösen. Und dann geht der Wald von seinem Ruhezustand in den angeregten Zustand über. Er brennt. Nachdem alles Brennbare verbrannt ist, ist er nicht gleich wieder erregbar. Ein neues Feuer kann nicht entstehen an dieser Stelle.
Nun, angewandt auf die Defibrillation bedeutet das, wenn diese chaotischen Wirbel und Erregungswellen durch den Herzmuskel sausen, dann muss man nur für einen kurzen Moment das gesamte Herz in den angeregten Zustand bringen. Danach kehrt es in den Zustand zurück, wo es für einen Moment nicht mehr anregbar ist. Und das beendet die gesamte Aktivität auf einmal. Und der Elektroschock kann genau das. Strom fließt durch das Herz. Alle Zellen werden angeregt, gehen gleichzeitig in den nicht erregbaren Zustand über. Und der Dirigent oder die Dirigentin kann wieder ihre Arbeit verrichten.
Ich kenne solche Szenen eben nur aus Filmen oder Serien. Wie fühlt sich sowas eigentlich an? Und ist das denn ansonsten für den Körper gut verkraftbar, so ein Elektroschock? Ja, dieser Elektroschock ist auf jeden Fall lebensrettend und notwendig. Und in den meisten Fällen sind die Patienten oder Patientinnen auch bewusstlos. In dem Moment, wo der Schock angewandt wird, bekommen sie also von dem Schock selbst in der Regel nichts mit.
Das gilt nicht so sehr für Patienten, die chronisch erkrankt sind, die zum Beispiel einen implantierbaren Defibrillator brauchen. Dort kann es schon vorkommen, dass durch Fehlfunktion des Gerätes Schocks abgegeben werden oder Patienten noch bei Bewusstsein sind und dann den Schock erleben. Und dieser Schock wird dann verglichen mit dem Tritt eines Pferdes vor die Brust als sehr schmerzhaft, traumatisierend. Und viele Patienten sind davon tatsächlich traumatisiert und wollen dann dieses Gerät aus ihrem Körper entfernt wissen, dass sie diesen Schmerz nicht noch einmal erleben.
So lebensrettend wie der Schock ist, so groß ist die Notwendigkeit, glaube ich, das Verfahren weiter zu verbessern. Und im Grunde wurde es auch kontinuierlich verbessert über die Jahrzehnte. Das heißt, man hat immer versucht, das Verfahren besser zu machen, indem man sich neue Pulsformen ausgedacht hat, wie der Strom durch das Herz fließt. Aber man kommt da an Grenzen. Das heißt, wenn man dieses Konzept hat, dass man alle Zellen, alle Herzzellen gleichzeitig anregen möchte, dann braucht man einen sehr hohen Strom.
Und der Strom muss überall im Herzen sein, sonst funktioniert das nicht. Vergisst man auch nur eine Stelle, dann geht die Arrhythmie von dieser Stelle aus weiter und breitet sich wieder aus. Und man hat die Arrhythmie nicht wirklich beendet. Das heißt, um die Energie zu reduzieren und auch Gewebeschädigungen und Ähnliches zu vermeiden, muss man einen anderen Weg gehen und muss sich überlegen, gibt es Möglichkeiten, wie man das Herz auf sanfte Art und Weise beeinflussen kann?
Das ist etwas, an dem Sie sehr aktiv arbeiten, richtig? Wie könnten denn in Zukunft diese implantierten Defibrillatoren aussehen? Was wäre da Ihr Ziel? Wie weit sind Sie da? Ja, ich glaube, dass die Forschungen auf dem Gebiet meiner Gruppe, aber auch anderer Gruppen weltweit erhebliche Fortschritte gemacht haben. Das liegt daran, dass wir mittlerweile besser verstehen, was eine Arrhythmie eigentlich ist. Also wir haben über die Wirbel gesprochen und wie die sich also ausbreiten im Herzen.
Das spielt eine wesentliche Rolle. Und die grundsätzliche Idee ist, dass man den einzelnen hochenergetischen Schock ersetzt durch eine Sequenz, eine Abfolge von schwachen Pulsen. Also statt die Arrhythmie auf einmal sozusagen mit dem Holzhammer zu beenden, verwenden wir schwache Störungen, und diese schwachen Störungen beeinflussen die Bewegung der Wirbel und führen nach und nach dazu, dass diese Wirbel verschwinden, bis sie dann komplett weg sind.
Und so haben wir das gleiche Ergebnis: Die Arrhythmie ist verschwunden, aber wir haben jeweils nur sehr, sehr schwache Pulse eingesetzt. Das Ziel ist es, dass diese Pulse so schwach sind, dass kein Schmerz mehr empfunden wird. An dem Punkt sind wir wahrscheinlich jetzt noch nicht, aber wir sind ein gutes Stück auf dieses Ziel hinzugekommen.
Wie gut würden Sie sagen, funktioniert dann in Ihrem Bereich der Brückenschlag zwischen Forschung und Anwendung? Also wir sprechen ja jetzt gerade schon so total anwendungsorientiert. Wie funktioniert die Zusammenarbeit zwischen Physik und Medizin und wie ist das für Sie? Sie sind ja eigentlich am Max Planck Institut in der Grundlagenforschung. Das funktioniert sehr gut und ist sehr spannend. Natürlich ist es ein Brückenschlag, wie Sie sagen, zwischen Disziplinen, die vielleicht erst mal so wenig miteinander zu tun haben.
Eine eigene Sprache sprechen, eigene Methoden haben, und man muss sich erst mal finden. Und das passiert im Leben in der Regel dadurch, dass sich Menschen begegnen, feststellen, dass sie ähnliche Interessen haben, und dann entwickelt man eine gemeinsame Sprache und lernt. Das ist ein Prozess. Das ist ein sehr faszinierender Prozess, manchmal auch ein anstrengender Prozess, aber es ist ein guter. Und so kommt man Schritt für Schritt zu einem gemeinsamen Verständnis.
Das ist sehr inspirierend, weil wir interessieren uns in der Physik komplexer Systeme für die grundlegenden Mechanismen, für Gesetzmäßigkeiten und diskutieren dann mit Kolleginnen und Kollegen in der Medizin. Und die teilen auch unsere Faszination, haben aber dann ganz konkrete Fragen. Es ist ja schön, was du da machst, und es sieht ja auch spannend aus, sich das anzuschauen.
Aber wenn ich neben meinem Patienten stehe oder meiner Patientin, dann habe ich folgende Frage: Und dann ist man plötzlich in einer Diskussion, wie wirkt sich das, was wir als Grundlagenforschung untersuchen, konkret aus oder welche Möglichkeiten gibt es, daraus neue Diagnostik oder Therapie zu entwickeln?
Ich stelle mir das tatsächlich dann sehr befriedigend vor, wenn man in der Forschung ist und sehen kann, wohin die Forschung gehen könnte, weil man ja vielleicht sonst doch manchmal so ein bisschen Durststrecken auch überbrücken muss, wo vielleicht nicht die bahnbrechendsten Dinge passieren.
Ich habe mich trotzdem gefragt, wie oft hat man plötzlich den Eindruck, dass man auf etwas gestoßen ist, was wirklich bahnbrechend sein könnte? Denn eigentlich in der Forschung: Wie oft hatten Sie in Ihrer Forschung bisher schon so Aha-Momente? Durststrecken gibt es überall, auch bei uns, das ist klar. Aber es gibt eine ganz starke Motivation.
Ich kann mich erinnern, dass ich mal aus Experimenten in meinem Labor herausgegangen bin und war doch etwas erschöpft, weil die Dinge nicht so geklappt haben, wie sie sollten oder wie ich erhofft hatte. Eigentlich ganz normal, aber manchmal erschöpft einen das dann doch.
Kurze Zeit danach hatte ich ein Gespräch in der Kinderkardiologie mit Kollegen, die mir erzählt haben, was ihre Fragestellung ist. Wir haben überlegt, wie unsere Arbeit dort auch helfen könnte, Fortschritte zu machen. Nach einem solchen Gespräch ist man dann wieder mit neuer Energie versorgt.
Dann weiß man, warum man es macht, und dann sind die Durststrecken, die man auch hin und wieder hat, leichter zu überwinden. Für mich persönlich gab es sicherlich Momente, wo ich sehr froh war, dass ich diese Arbeit mache. Wo wir beispielsweise erstmals Wirbel im Inneren des Herzens darstellen konnten.
Das war etwas, was über Jahrzehnte sozusagen das Ziel von vielen Forschenden war. Wir hatten das dann nun erreicht. Das war ein ganz, ganz tolles Ergebnis des Teams. Ein anderes Mal, wo wir wirklich robust diese Niedrigenergie-Defibrillation testen konnten und auch sehr, sehr überzeugende Ergebnisse hatten.
Das sind ganz tolle Momente, und die geben dann auch die Energie, weiterzumachen. Der Weg in die Anwendung der bleibt sicherlich noch weit, aber man bewegt sich Schritt für Schritt darauf zu.
Ich glaube, Sie haben das gerade schon so ein bisschen anklingen lassen, aber ich frage trotzdem: In unserer Kultur steht das Herz ja vor allem für Emotionen. Welche Emotionen verbinden Sie dann mit Ihrer Forschung?
Das ist eine gute Frage. Es ist auf jeden Fall eine ganz große Faszination. Ich glaube, es ist für mich auch persönlich sehr erfüllend, das zu machen. Die eigene Arbeit – man hat dann manchmal so Momente, wo man tatsächlich, was um einen herum passiert, ganz gut vergessen kann.
Viele erleben das ja: Man kommt so in seinen Flow und man ist dann wirklich sehr vertieft. Und man realisiert auch dabei, welch ein großes Privileg es ist, diese Arbeit machen zu dürfen, also diese Möglichkeiten zu haben, dass man sich mit diesen Dingen beschäftigen kann. Und das ist schon ein kleiner Glücksmoment.
Ich glaube, dass viele auch Studierende diese Faszination teilen, das spannend finden. Ja, nicht nur interessante Physik machen zu können, sondern etwas zu machen, was möglicherweise auch mal dazu führt, dass bessere Behandlungsmöglichkeiten für Herzerkrankungen entwickelt werden können.
Nun ist das Herz ja auch irgendwie ein ikonisches Organ, könnte man sagen, zumindest aus kultureller Perspektive. Können Sie eigentlich mit dieser so aufgeladenen Vorstellung des Herzens irgendwas anfangen? Und wenn ich Sie gerade da habe: Woher kommt eigentlich diese ganz vereinfachte Form?
Ja, ich glaube, da gibt es verschiedene Überlegungen. Wenn ich mich recht erinnere, gibt es da zwei Aspekte: Das eine ist die Form und das andere die Farbe. Und die Form stammt nach meiner Erinnerung tatsächlich davon, dass im Altertum Efeu als sozusagen ewige Pflanze gesehen wurde, weil sie gemessen an dem Lebensalter der Menschen damals eben viele, viele Generationen lebte.
Und das war ein Sinnbild für Ewigkeit. Und die Farbe hat sich, glaube ich, erst viel später dann sozusagen eingestellt. Und das hatte, glaube ich, mit Tarotkarten und Spielkarten zu tun. Da bin ich mir aber nicht mehr ganz sicher.
Aber ich glaube, diese Verbindung hat dann dazu geführt, dass wir heute das Herz, wenn wir es malen, als Herzform so sehen. Hat natürlich mit der Physiologie der Anatomie des Herzens wenig zu tun. Ja, die Farbe ist vielleicht gleich.
Professor Dr. Stephan Lutter, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, den habt ihr hier eben im Gespräch gehört. Er hat als Physiker lange zu Turbulenzen geforscht. Heute untersucht er diese quasi im Körper, genauer im Herzen, und ist in der biomedizinischen Physik gelandet.
Dank seiner Forschung wissen wir mittlerweile nicht nur, dass das Herz beim Kammerflimmern unkontrolliert zuckt und zittert, sondern auch, was dabei genau im Herzen passiert. Ein Bild ist mir dabei ganz gut hängen geblieben: dass der kleinen Tornados statt der geordneten elektrischen Wellen, die normalerweise durchs Herz laufen und es zum Pumpen bringen.
Auch in der nächsten Folge von „Ach Mensch“ geht es wieder ein bisschen ums Herz. Wusstet ihr, dass sich der Herzschlag während eines Menstruationszyklus verändert? Hormonschwankungen beeinflussen Herz und Gehirn. Und genau darüber sprechen wir mit Dr. Julia Sacher vom MPI für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig.
Dann geht es auch um PMS, PMDS und warum geschlechtersensible Forschung so wichtig ist. Ich freue mich, wenn ihr dann wieder zuhört. Mein Name ist Jessi Hughes. Tschau!
Untertitel der Amara.org Community.
