Doctoral Thesis
Ziel der vorliegenden Studie war es, mögliche Verbesserungen in der motorischen Performanz nach einem unilateralen motorischen Training (Arm-FĂ€higkeits-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, durchgefĂŒhrt vor und nach dem Training) zu untersuchen, inwieweit sich solche VerĂ€nderungen auf zerebraler, zerebellĂ€rer sowie Basalganglien-Ebene abbilden lassen. Im Rahmen des motorischen Trainings trainierten wir ĂŒber zwei Wochen hinweg die linke Hand von stark rechtshĂ€ndigen gesunden Studienteilnehmern mit einem umfangreichen Training (AFT, entwickelt fĂŒr Patienten mit leichter bis mittelschwerer ArmlĂ€hmung, z.B. nach Schlaganfall; bestehend aus acht unterschiedlichen Aufgaben zum Training unterschiedlicher motorischer FĂ€higkeiten). Die motorische Performanz wurde sowohl fĂŒr die trainierte linke als auch fĂŒr die nichttrainierte rechte Hand vor und nach der Trainingsperiode gemessen, wobei u.a. die folgenden funktionellen Einheiten als MaĂ fĂŒr den Trainingserfolg und mögliche Transfereffekte gebildet wurden: sequentielle Fingerbewegungen (AFT-Tippbewegung), Griffkraft (durchschnittliche maximale Griffkraft) sowie visuell gefĂŒhrte Bewegungen (Durchschnittswert aus drei unterschiedlichen AFT-Aufgaben: AFT-Zielbewegungen, AFT-Kreise durchstreichen und AFT-Labyrinth). Funktionelle Bildgebung wurde sowohl bei der AusfĂŒhrung von Bewegungen mit der trainierten linken als auch bei der AusfĂŒhrung mit der nicht-trainierten rechten Hand durchgefĂŒhrt und beinhaltete eine Kraftmodulationsaufgabe (fMRT- Faustschluss; Faustschlussbewegung), sequentielle Fingerbewegungen (fMRT-Fingersequenz, Tipp-Bewegung) und eine Schreibaufgabe (fMRT-Schreiben, visuell gefĂŒhrte Bewegung). Nach der Trainingsperiode waren die Verbesserungen der AusfĂŒhrung von sequentiellen Finger-bewegungen fĂŒr beide HĂ€nde vergleichbar, wohingegen sich fĂŒr die AusfĂŒhrung von visuell gefĂŒhrten Bewegungen ein gröĂerer Trainingseffekt fĂŒr die trainierte Hand zeigte. FĂŒr die Griffkraft konnten wir keine signifikanten VerĂ€nderungen beobachten. Bei der fMRT zeigte sich wĂ€hrend der AusfĂŒhrung der fMRT-Fingersequenz ĂŒber die Zeit hinweg eine Reduktion der AktivitĂ€t im supplementĂ€r-motorischen Areal, im dorsolateralen prĂ€frontalen Kortex, in parietalen kortikalen Arealen und lateralen zerebellĂ€ren Arealen. WĂ€hrend des fMRT-Schreibens mit der linken Hand zeigte die laterale zerebrale HemisphĂ€re auĂerdem eine reduzierte AktivitĂ€t, wohingegen die AktivitĂ€t der anterioren zerebellĂ€ren HemisphĂ€re zugenommen hatte. Eine initial ausgeprĂ€gte anteriore zerebellĂ€re AktivitĂ€t stellte einen PrĂ€diktor fĂŒr ein gutes Trainingsergebnis bei der Finger-Sequenz sowie bei visuell gefĂŒhrten Bewegungen dar. FĂŒr die fMRT-Faustschluss-Aufgabe fanden wir eine Zunahme der AktivitĂ€t 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 gefĂŒhrte Bewegungen). WĂ€hrend die AktivitĂ€t kortikaler motorischer Areale ĂŒber die Zeit hinweg abnahm, schienen die AktivitĂ€t der anterioren zerebellĂ€ren HemisphĂ€re und des Striatums zunehmende Ressourcen nach einem motorischen Langzeittraining zu reprĂ€sentieren.
Neuronale PlastizitĂ€t, also VerĂ€nderungen neuronaler Strukturen in ihrer funktionellen oder sogar anatomischen Erscheinung, ist noch im Erwachsenenalter nachweisbar. Diese kann durch Kurzzeit- oder Langzeitlernen bzw. -training verursacht sein. Zur Untersuchung von durch Langzeitlernen oder -training hervorgerufenen Effekten eignen sich insbesondere Musiker. Diese zeigen eine bemerkenswerte FĂ€higkeit, motorische und sensorische Aspekte zu verarbeiten. Viele der dabei ablaufenden Prozesse sind spezifisch fĂŒr die Interaktion mit dem jeweiligen Instrument. Ziel der zugrunde liegenden Untersuchung war es, instrumentenspezifische VerĂ€nderungen in zerebralen und zerebellĂ€ren Arealen zu identifizieren. Hierzu wurden zwei Gruppen von Instrumentalisten mittels funktioneller Magnet-resonanztomographie untersucht, die in demographischen Parametern und Instrumentalerfahrung weitgehend homogen waren, sich aber in der Art der Interaktion mit dem jeweiligen Instrument unterschieden. Beide Gruppen (Trompeter als Experimentalgruppe, Pianisten als Kontrollgruppe) fĂŒhrten Aufgaben mit isolierter oder kombinierter Lippen- bzw. Fingerbewegung auf einem Trompetenmodell oder einem Keypad durch. Hierbei wurden Trompeten- bzw. Klaviernoten oder Piktogramme von HĂ€nden gezeigt, um die geforderten Fingerbewegungen zu kodieren. WĂ€hrend des isolierten Fingerspiels auf dem Trompetenmodell, also ohne zusĂ€tzlichen auditorischen Stimulus, zeigten die Trompeter verstĂ€rkte Aktivierung im posterior-superioren Kleinhirn, dem primĂ€r sensomotorischen Kortex der dominanten HemisphĂ€re im Bereich der Lippe und des Körperstamms sowie dem linken primĂ€r auditorischen Kortex. Diese Ergebnisse legen die Existenz eines audito-motorischen, moto-motorischen sowie zerebro-zerebellĂ€ren Regelkreises nahe, der bei kontextspezifischen Fingerbewegungen aktiviert wird. DarĂŒber hinaus entwickelten die Trompeter beim kombinierten Lippen- und Fingerspiel sowie isolierten Lippenspiel eine stĂ€rkere bilaterale Aktivierung im Heschl Gyrus, obwohl die Pianisten lauter spielten. Dies unterstreicht die Rolle des primĂ€r auditorischen Kortex im Rahmen von durch Langzeittraining ausgebildeten auditorischen Feedbackmechanismen. Beim kombinierten Lippen- und Fingerspiel zeigten beide Gruppen eine AnnĂ€herung der primĂ€r somatosensorischen ReprĂ€sentationsareale der Lippe und Hand in der dominanten HemisphĂ€re im Vergleich zu den jeweils isolierten Bewegungen. Dies wirft die Frage auf, ob es sich bei dem beschriebenen Effekt um einen fĂŒr die fokale Dystonie des Lippenansatzes Ă€tiologisch relevanten, wie bisher angenommen, oder im Allgemeinen dem kombinierten Lippen- und Fingerspiel geschuldeten handelt. Eine primĂ€re Ăkonomisierung der LippenmuskelaktivitĂ€t, der eine sekundĂ€re, mit der Spielerfahrung positiv korrelierende folgt, sowie eine niedrigere SensibilitĂ€tsschwelle der Oberlippe konnten mit Hilfe der zusĂ€tzlich durchgefĂŒhrten peripher physiologischen Messungen bei Trompetern gezeigt werden.
Die motorische LeistungsfĂ€higkeit nimmt mit steigendem Alter ab. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass cerebrale Mehraktivierungen, die bei Ă€lteren Menschen beobachtet werden, die altersbedingten Defizite kompensieren können. Jedoch ist nicht bekannt, ob gesteigerte Aktivierung â besonders in motorischen Regionen der kontralateralen und ipsilateralen HemisphĂ€re â effektiv zu motorischer Leistung beitragen oder ob diese Ausdruck einer ineffektiven Anpassung an altersbedingte Defizite des motorischen Systems sind und somit einer neuronalen Dedifferenzierung entsprechen. Wir untersuchten diese Frage in Gruppen von jungen und alten Probanden anhand unterschiedlich komplexer motorischer Paradigmen. Diese umfassten einfache Paradigmen (passive Bewegungsschiene, Faustschlussbewegungen in 1 Hz und in individuell maximaler Frequenz) sowie komplexe Paradigmen eines somatosensorisch gefĂŒhrten Fingerfertigkeitstests und einer visuellen NachfĂŒhraufgabe. In der Gruppe der Ă€lteren Probanden waren die Hirnaktiverungen generell gesteigert, vor allem in den primĂ€ren und sekundĂ€ren Arealen der ipsilateralen HemisphĂ€re. Die Gruppe der jungen Probanden zeigte fokussierte Mehraktivierungen im kontralateralen primĂ€r motorischen Kortex wĂ€hrend des Fingerfertigkeitstests. WĂ€hrend des komplexen Paradigmas der Fingerfertigkeit war das Leistungsniveau der Gruppen vergleichbar. Korrelationen zwischen motorischer Leistung und den fMRT Aktivierungen wurden durchgefĂŒhrt. Die Ă€lteren Probanden zeigten eine negative Korrelation in der ipsilateralen SMA und im ipsilateralen SM1. Die jungen Probanden zeigten eine positive Korrelation in der kontralateralen SMA und dem kontralateralem SM1. In der ersten Studie konnte gezeigt werden, dass die gesteigerte cerebrale Rekrutierung eine ineffektive Antwort auf eine altersbezogen gesteigerte Schwierigkeit der Aufgabe darstellt und nicht als effektiver Weg angesehen werden kann, altersbezogene Defizite des motorischen Systems zu ĂŒberwinden. Eine weitere Gruppe von Probanden, die sich durch cerebrale Mehraktivierungen auszeichnen, sind Schlaganfallpatienten. Gesteigerte Aktivierungen sind dabei oft Ausdruck schlechter motorischer Restitution und mit schlechten Rehabilitationserfolgen assoziiert. FĂŒr die Vorhersage des Rehabilitations-Potentials nach Schlaganfall spielen sowohl die strukturelle als auch die funktionelle IntegritĂ€t der absteigenden motorischen Bahnen eine gewichtige Rolle. Die zweite Studie untersuchte das VerhĂ€ltnis zwischen Biomarkern cerebraler Bildgebung auf Ebene der Capsula interna in der kontra- und ipsilateralen HemisphĂ€re und der Handfunktion bei Schlaganfallpatienten, die eine fast vollstĂ€ndige Restitution der motorischen Funktion erfahren hatten. Die fraktionale Anisotropie und das VerhĂ€ltnis der Bahnen in den HemisphĂ€ren des posterioren Schenkels der Capsula interna wurden durch diffusionsgewichtete MRT Messungen bestimmt. Die funktionelle IntegritĂ€t der kortikospinalen Bahnen wurde mittels Transcranieller Magnetischer Stimulation (TMS) gemessen. Patienten mit geringer MEP-Amplitude zeigten hier eine abgeschwĂ€chte Handkraft und vermehrte Aktivierung des primĂ€r motorischen Kortex der betroffenen HemisphĂ€re. Bei einer Gruppe von chronischen Schlaganfallpatienten mit subkortikalen ischaemischen Insulten wurden mittels fMRT die Hirnaktivierungen wĂ€hrend der Paradigmen einer passiven Bewegungsschiene und Faustschlussbewegungen in 1Hz und individuell maximaler Frequenz gemessen. Asymmetrische Verteilung der subkortikalen Bahnen zwischen den HemisphĂ€ren war mit schlechterer Handfertigkeit und mit gesteigerter Aktivierung des dorsalen PrĂ€motorischen Kortex der kontralĂ€sionalen HemisphĂ€re wĂ€hrend der anspruchsvollen Handparadigmen assoziiert. Aus den Ergebnissen der Studie kann man die Möglichkeit einer vorteilhaften Reorganisation der ipsilĂ€sionalen sekundĂ€r motorischen Regionen ableiten, die auf gesteigerte Anforderungen nach Affektion der kortikospinalen Bahnen durch subkortikale SchlaganfĂ€lle zurĂŒckzufĂŒhren ist.
Der Autor untersuchte mit Hilfe der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) die Hypothesen, daĂ Dissoziation eine HemisphĂ€rielle Asymmetrie und eine Dysfunktion der hemisphĂ€rielle Interaktion beinhaltet. Die TMS Untersuchung an 70 rechtshĂ€ndigen Studenten beinhaltete die Erhebung der motorischen Schwellen und der transkallosalen Leitzeit (TKLZ) als Parameter fĂŒr den interhemisphĂ€ren Transfer. Alle Teilnehmer komplettierten das Edinburgh HĂ€ndigkeitsinventar, den Fragebogen zu Dissoziativen Symptomen (PDS), die Dissociation Experience Scale (DES), den Dissociation Questionnaire (DIS-Q) und die Symptom - Check. - Liste 90 (SCL-90). Hochdissoziative Probanden wiesen eine signifikant höhere rechtshemisphĂ€rielle Erregbarkeit auf als niedrigdissoziative und hatten eine signifikant kĂŒrzere TKLZ von der linken zur rechten HemisphĂ€re, Die Ergebnisse lassen vermuten, daĂ Dissoziation eine kortikale Asymmetrie mit rechtshemisphĂ€rieller Dominanz in Ruhe beinhaltet, sowie eine schnelle UnterdrĂŒckung der rechten HemisphĂ€re bei Aktivation. Die Ergebnisse sind mit hoher Wahrscheinlichkeit spezifisch fĂŒr die PhĂ€nomene der Dissoziation - andere Formen der Psychopathologie scheinen nicht zu den Ergebnissen beizutragen. Die Ergebnisse korrespondieren mit den Ergebnissen trauma-assoziierter Zustande.
Ziel dieser Arbeit war es, den prognostischen Wert neonatal abgeleiteter FAEP fĂŒr das Outcome im korrigierten Alter von 12-15 Monaten bei FrĂŒh- und Neugeborenen mit perinatalen Risikofaktoren zu ermitteln. Im Weiteren sollte die Beobachtung "besserer" neonataler FAEP bei FrĂŒhgeborenen unter 35 SSW mit spĂ€teren Entwicklungsstörungen ĂŒberprĂŒft werden. Von den 226 untersuchten Kindern zeigten 179 (79,2%) ein normales neuromotorisches Outcome mit 12 Monaten, 31 (13,7%) eine leichte bis mittelschwere ZKS und 16 (7,1%) eine schwere ZKS bis hin zu einer spastischen Bedrohung. Der Chiquadrat-Test zeigt fĂŒr bestimmte klinische Parameter einen hoch signifikanten Zusammenhang (p<0,001) in Bezug auf die motorische Entwicklung mit 12 Monaten, anhand der Kontingenzkoeffizienten kann man in dieser Gruppe eine Wertung vornehmen: Die Entwicklung eines Hydrozephalus (0,533) hat die gröĂte Aussagekraft auf die spĂ€tere motorische Entwicklung, vor dem motorischen Status mit 3 Monaten (0,451), den intracraniellen HĂ€morrhagien (0,408), dem Microcephalus (0,371), der Schwangerschaftsdauer (0,369), der periventrikulĂ€ren Leukomalazie (0,337), dem Geburtsgewicht (0,325) und dem Auftreten cerebraler KrampfanfĂ€lle (0,287). FĂŒr die neuromotorische Prognose mit Hilfe der FAEPs lĂ€Ăt sich bei den reifen Neugeborenen ein grenzwertig signifikanter Zusammenhang (p=0,05) erkennen, bei den FrĂŒhgeborenen unter 35 SSW dagegen kann keine Prognose mit Hilfe der FAEPs gemacht werden. AbschlieĂend wurde anhand von matched pairs die Interpeaklatenzen I-III und I-V verglichen. Dabei wurde jedem Kind aus der Gruppe mit pathologischer motorischer Entwicklung (MOT12-2) ein Partner mit gleicher Schwangerschaftsdauer, gleichem Alter bei FAEP-Ableitung und normaler Entwicklung (MOT12=0) zugeordnet. Hierbei trat zwar wiederum ein minimaler Trend zu kĂŒrzeren IPL auf, er erreichte jedoch keine statistische Signifikanz.