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Zerebrale Korrelate motorischen Lernens bei Gesunden, die ein unilaterales motorisches Arm-Training absolvierten

  • Ziel der vorliegenden Studie war es, mögliche Verbesserungen in der motorischen Performanz nach einem unilateralen motorischen Training (Arm-Fähigkeits-Training, AFT, Platz, 2004) der nicht-dominanten Hand von Gesunden sowie mögliche Transfereffekte auf die nicht-trainierte rechte Hand zu detektieren und des Weiteren mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT, durchgeführt vor und nach dem Training) zu untersuchen, inwieweit sich solche Veränderungen auf zerebraler, zerebellärer sowie Basalganglien-Ebene abbilden lassen. Im Rahmen des motorischen Trainings trainierten wir über zwei Wochen hinweg die linke Hand von stark rechtshändigen gesunden Studienteilnehmern mit einem umfangreichen Training (AFT, entwickelt für Patienten mit leichter bis mittelschwerer Armlähmung, z.B. nach Schlaganfall; bestehend aus acht unterschiedlichen Aufgaben zum Training unterschiedlicher motorischer Fähigkeiten). Die motorische Performanz wurde sowohl für die trainierte linke als auch für die nichttrainierte rechte Hand vor und nach der Trainingsperiode gemessen, wobei u.a. die folgenden funktionellen Einheiten als Maß für den Trainingserfolg und mögliche Transfereffekte gebildet wurden: sequentielle Fingerbewegungen (AFT-Tippbewegung), Griffkraft (durchschnittliche maximale Griffkraft) sowie visuell geführte Bewegungen (Durchschnittswert aus drei unterschiedlichen AFT-Aufgaben: AFT-Zielbewegungen, AFT-Kreise durchstreichen und AFT-Labyrinth). Funktionelle Bildgebung wurde sowohl bei der Ausführung von Bewegungen mit der trainierten linken als auch bei der Ausführung mit der nicht-trainierten rechten Hand durchgeführt und beinhaltete eine Kraftmodulationsaufgabe (fMRT- Faustschluss; Faustschlussbewegung), sequentielle Fingerbewegungen (fMRT-Fingersequenz, Tipp-Bewegung) und eine Schreibaufgabe (fMRT-Schreiben, visuell geführte Bewegung). Nach der Trainingsperiode waren die Verbesserungen der Ausführung von sequentiellen Finger-bewegungen für beide Hände vergleichbar, wohingegen sich für die Ausführung von visuell geführten Bewegungen ein größerer Trainingseffekt für die trainierte Hand zeigte. Für die Griffkraft konnten wir keine signifikanten Veränderungen beobachten. Bei der fMRT zeigte sich während der Ausführung der fMRT-Fingersequenz über die Zeit hinweg eine Reduktion der Aktivität im supplementär-motorischen Areal, im dorsolateralen präfrontalen Kortex, in parietalen kortikalen Arealen und lateralen zerebellären Arealen. Während des fMRT-Schreibens mit der linken Hand zeigte die laterale zerebrale Hemisphäre außerdem eine reduzierte Aktivität, wohingegen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre zugenommen hatte. Eine initial ausgeprägte anteriore zerebelläre Aktivität stellte einen Prädiktor für ein gutes Trainingsergebnis bei der Finger-Sequenz sowie bei visuell geführten Bewegungen dar. Für die fMRT-Faustschluss-Aufgabe fanden wir eine Zunahme der Aktivität im Striatum. Alles in allem resultierte ein umfangreiches Langzeittraining der nicht-dominanten Hand von gesunden Probanden in deutlichen Verbesserungen der motorischen Performanz und es zeigte sich ein unterschiedlicher intermanueller Lerntransfer je nach getestetem Bewegungstyp (sequentielle Fingerbewegungen, Griffkraft, visuell geführte Bewegungen). Während die Aktivität kortikaler motorischer Areale über die Zeit hinweg abnahm, schienen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre und des Striatums zunehmende Ressourcen nach einem motorischen Langzeittraining zu repräsentieren.
  • Overall, a comprehensive long-term training of the left hand in healthy, strongly right handed participants resulted in significant motor performance improvements, as well as an intermanual learning transfer differently pronounced depending on the type of movement tested. Whereas cortical motor area activation decreased over time, striatum and cerebellar anterior hemisphere activity seem to represent increasing resources after training.

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Metadaten
Author: Andrea Daniela Walz
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-27289
Title Additional (English):Cerebral correlates of motor learning in healthy subjects who completed an unilateral motor arm training
Referee:Prof. Dr. Martin Lotze, Prof. Dr. Alfons Hamm, Prof. Dr. Joachim Hermsdörfer
Advisor:Prof. Dr. Martin Lotze
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2019
Date of first Publication:2019/06/19
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2019/04/11
Release Date:2019/06/19
Tag:Langzeittraining, Motorik, fMRT
GND Keyword:Motorik, Training, fMRT
Pagenumber:69
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Diagnostische Radiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit