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Neuroinflammatory mechanisms and maladaptive neuroplasticity underlie the progression of complex regional pain syndrome (CRPS), which is prototypical of central neuropathic pain conditions. While cortical maladaptive alterations are well described, little is known about the contribution of the brainstem to the pathophysiology. This study investigates the role of pain-modulatory brainstem pathways in CRPS using the nociceptive blink reflex (nBR), which not only provides a direct read-out of brainstem excitability and habituation to painful stimuli but may also be suitable for use as a diagnostic biomarker for CRPS. Thirteen patients with CRPS and thirteen healthy controls (HCs) participated in this prospective case-control study investigating the polysynaptic trigemino-cervical (R2) nBR response. The R2 area and its habituation were assessed following repeated supraorbital electrical stimulation. Between-group comparisons included evaluations of diagnostic characteristics as a potential biomarker for the disease. Patients with CRPS showed a substantial decrease in habituation on the stimulated (Cohen’s d: 1.3; p = 0.012) and the non-stimulated side (Cohen’s d: 1.1; p = 0.04). This is the first study to reveal altered nBR habituation as a pathophysiological mechanism and potential diagnostic biomarker in CRPS. We confirmed previous findings of altered nBR excitability, but the diagnostic accuracy was inferior. Future studies should investigate the nBR as a marker of progression to central mechanisms in CRPS and as a biomarker to predict treatment response or prognosis.
In healthy older adults, resveratrol supplementation has been shown to improve long-term glucose control, resting-state functional connectivity (RSFC) of the hippocampus, and memory function. Here, we aimed to investigate if these beneficial effects extend to individuals at high-risk for dementia, i.e., patients with mild cognitive impairment (MCI). In a randomized, double-blind interventional study, 40 well-characterized patients with MCI (21 females; 50–80 years) completed 26 weeks of resveratrol (200 mg/d; n = 18) or placebo (1,015 mg/d olive oil; n = 22) intake. Serum levels of glucose, glycated hemoglobin A1c and insulin were determined before and after intervention. Moreover, cerebral magnetic resonance imaging (MRI) (3T) (n = 14 vs. 16) was conducted to analyze hippocampus volume, microstructure and RSFC, and neuropsychological testing was conducted to assess learning and memory (primary endpoint) at both time points. In comparison to the control group, resveratrol supplementation resulted in lower glycated hemoglobin A1c concentration with a moderate effect size (ANOVARM p = 0.059, Cohen's d = 0.66), higher RSFC between right anterior hippocampus and right angular cortex (p < 0.001), and led to a moderate preservation of left anterior hippocampus volume (ANOVARM p = 0.061, Cohen's d = 0.68). No significant differences in memory performance emerged between groups. This proof-of-concept study indicates for the first-time that resveratrol intake may reduce glycated hemoglobin A1c, preserves hippocampus volume, and improves hippocampus RSFC in at-risk patients for dementia. Larger trials with longer intervention time should now determine if these benefits can be validated and extended to cognitive function.
Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle des sympathischen Nervensystems in der Entstehung der Schlaganfall-induzierten Immunveränderungen zu beleuchten. Dabei charakterisierten wir den Immunphänotyp der Lymphozyten mit Hilfe der DBH-transgenen Mauslinie. In einem Vorversuch wurde die Kontrollgruppe zu den DBH-Knock-Out-Mäusen aus Wildtypen und DBH-heterozygoten Tieren definiert. Der experimentelle Schlaganfall induzierte eine vielseitige Immunsuppression auch in Abwesenheit des sympathischen Nervensystems. Dabei waren periphere Immunveränderungen durch eine Milzatrophie, reduzierte Keimzentrumsreaktion, Lymphozytopenie und T-Zell-Aktivierung gekennzeichnet. Die Keimzentrumsreaktion war hoch signifikant in Fläche und Anzahl zu frühen Zeitpunkten über Tage hinweg erniedrigt, was für eine reduzierte humorale Immunreaktion verantwortlich sein könnte. Das könnte wiederum eine erhöhte Infektanfälligkeit, welche bei Schlaganfallpatienten und auch im Mausmodell beschrieben wurde, begründen. Zusätzlich zur gestörten humoralen Infektabwehr kam es zur frühen Aktivierung von T-Lymphozyten, was durch eine vermehrte Expression von CTLA4 auf T-Effektor-Zellen sichtbar wurde. Die CTLA4-Expression nahm auch auf regulatorischen FoxP3+ T-Zellen zu. Das könnte ein Äquivalent zu der erhöhten suppressorischen Funktion von Tregs sein, welche somit einen Beitrag zur Herausbildung der peripheren Immunsuppression leisten könnten. In der post-akuten Phase des experimentellen Schlaganfalls war eine tendenziell schnellere Erholung der Keimzentrumsreaktion in Katecholamin-depletierten Mäusen erkennbar. Des Weiteren zeigten regulatorische T-Zellen ein relatives Überleben nach experimentellem Schlaganfall in Katecholamin-Abwesenheit. Die Lymphozytopenie und Milzatrophie war ebenfalls in Abwesenheit der Katecholamine weniger stark ausgeprägt. Diese Ergebnisse lassen einen geringen Stellenwert der Katecholamine in der Entstehung peripherer Immunveränderungen erkennen. Die zuvor postulierte Schlüsselfunktion des sympathischen Nervensystems in der Herausbildung der Immunsuppression sollte kritisch betrachtet werden. Vielmehr sollte ein größeres Augenmerk auf die vielseitigen in Wechselwirkung stehenden neuroendokrinen Regelkreise wie HHN-Achse und PNA und immunodulatorische Transmitter wie Substanz P, vasoaktives intestinales Peptid und Neuropeptid Y als mögliche Ursache der Immunsuppression gelegt werden. Weitere Forschung ist nötig, um die detaillierten Vorgänge der Immunsuppression und vor allem ihre Ursachen zu analysieren.
Multiple sclerosis (MS) and stroke share a number of mechanisms of neuronal damage. In both cases the balance between neurodestruction and neuroprotection appears modulated by the function of the adaptive immune system. MS is a chronic inflammatory disease of the central nervous system (CNS), leading to permanent disability. It seems certain that an autoimmune response directed against the CNS is central to the pathogenesis of the disease. While these CNS-specific T cells are activated in MS patients, they are inactive and naive in healthy. Therefore it is believed that an activation of autoreactive T cells by cross-reactivity with pathogens occurs outside of the CNS. In consequence T cells express adhesion molecules and proteinases which enable them to cross the blood-brain barrier. In stroke, however, the blood-brain barrier is disturbed in its integrity caused by the decreased blood flow. Cells can freely migrate from the periphery into the brain. CNS autoreactive cells from the periphery can be activated within the CNS and thus contribute to further tissue damage. While the local autoimmune response remains temporary in stroked brains, it is chronically destroyed in MS. The differences between the underlying mechanisms are not understood. This thesis investigated T cell responses in Multiple Sclerosis in response to the therapeutics Mitoxantrone and IFN-b. The induction of a TH1 to TH2 cytokine response appears to be a shared mechanism of action between both therapeutic agents. Primarily the post stroke immune response was investigated. Patients developed a stroke induced immune suppression characterized by monocytic dysfunction and lymphocytopenia explaining the high frequency of post stroke infections. Moreover early post stroke predictors of subsequent infections, like the CD4+ T cell count, were identified. The T cell response of stroke patients appeared primed to proinflammation and unsuppressed after mitogen stimulation. A detailed understanding of post stroke immune alterations may offer new avenues of intervention to improve the clinical fate of stroke victims. In addition, such knowledge could also further our understanding of Multiple Sclerosis, because, while increasing the infection risk, the dampening of the immune system could have an important protective function, if it limits autoimmune brain damage triggered by the massive release of brain antigens during stroke. If these two pathways could be modulated separately it would create the opportunity to develop distinct therapeutic approaches that inhibit autoimmunity and strengthen antibacterial defenses. To further delineate these mechanisms it is crucial to investigate the role of the innate immune system as compared to the adaptive immune system in stroke induced immune suppression.
Background: Granulocytes and monocytes are the first cells to invade the brain post stroke and are also being discussed as important cells in early neuroinflammation after seizures. We aimed at understanding disease specific and common pathways of brain-immune-endocrine-interactions and compared immune alterations induced by stroke and seizures. Therefore, we compared granulocytic and monocytic subtypes between diseases and investigated inflammatory mediators. We additionally investigated if seizure type determines immunologic alterations.
Material and Methods: We included 31 patients with acute seizures, 17 with acute stroke and two control cohorts. Immune cells were characterized by flow cytometry from blood samples obtained on admission to the hospital and the following morning. (i) Monocytes subpopulations were defined as classical (CD14++CD16−), (ii) intermediate (CD14++CD16+), and (iii) non-classical monocytes (CD14dimCD16+), while granulocyte subsets were characterized as (i) “classical granulocytes” (CD16++CD62L+), (ii) pro-inflammatory (CD16dimCD62L+), and (iii) anti-inflammatory granulocytes (CD16++CD62L−). Stroke patient's blood was additionally drawn on days 3 and 5. Cerebrospinal fluid mitochondrial DNA was quantified by real-time PCR. Plasma High-Mobility-Group-Protein-B1, metanephrine, and normetanephrine were measured by ELISA.
Results: HLA-DR expression on monocytes and their subpopulations (classical, intermediate, and non-classical monocytes) was reduced after stroke or seizures. Expression of CD32 was increased on monocytes and subtypes in epilepsy patients, partly similar to stroke. CD32 and CD11b regulation on granulocytes and subpopulations (classical, anti-inflammatory, pro-inflammatory granulocytes) was more pronounced after stroke compared to seizures. On admission, normetanephrine was upregulated in seizures, arguing for the sympathetic nervous system as inducer of immune alterations similar to stroke. Compared to partial seizures, immunologic changes were more pronounced in generalized tonic-clonic seizures.
Conclusion: Seizures lead to immune alterations within the immediate postictal period similar but not identical to stroke. The type of seizures determines the extent of immune alterations.
Background: Primary angiitis of the central nervous system (PACNS) is a rare but serious condition. A fraction of patients suffering from PACNS concurrently exhibit pronounced cerebral amyloid angiopathy (CAA) which is characterized by deposits of amyloid-β (Aβ) in and around the walls of small and medium-sized arteries of the brain. PACNS with CAA has been identified as a distinct disease entity, termed Aβ-related angiitis (ABRA). Evidence points to an immune reaction to vessel wall Aβ as the trigger of vasculitis. Objective: To investigate whether the inflammatory response to Aβ has (1) any effect on the status of immune activation in the brain parenchyma and (2) leads to clearance of Aβ from brain parenchyma. Methods: We studied immune activation and Aβ load by quantitative immunohistochemical analysis in brain parenchyma adjacent to affected vessels in 11 ABRA patients and 10 matched CAA controls. Results: ABRA patients showed significantly increased immune activation and decreased Aβ loads in the brain parenchyma adjacent to affected vessels. Conclusion: Our results are in line with the hypothesis of ABRA being the result of an excessive immune response to Aβ and show that this can lead to enhanced clearance of Aβ from the brain parenchyma by immune-mediated mechanisms.
Objectives: The significance of pre-motor (PMC) corticospinal projections in a frontoparietal motor network remains elusive. Temporal activation patterns can provide valuable information about a region's engagement in a hierarchical network. Navigated transcranial magnetic stimulation (nTMS)-induced virtual lesions provide an excellent method to study cortical physiology by disrupting ongoing activity at high temporal resolution and anatomical precision. We use nTMS-induced virtual lesions applied during an established behavioral task demanding pre-motor activation to clarify the temporal activation pattern of pre-motor corticospinal projections.
Materials and Methods: Ten healthy volunteers participated in the experiment (4 female, mean age 24 ± 2 years, 1 left-handed). NTMS was used to map Brodmann areae 4 and 6 for primary motor (M1) and PMC corticospinal projections. We then determined the stimulator output intensity required to elicit a 1 mV motor evoked potential (1 mV-MT) through M1 nTMS. TMS pulse were randomly delivered at distinct time intervals (40, 60, 80, 100, 120, and 140 ms) at 1 mV-MT intensity to M1, PMC and the DLPFC (dorsolateral pre-frontal cortex; control condition) before participants had to perform major changes of their trajectory of movement during a tracing task. Each participant performed six trials (20 runs per trial). Task performance and contribution of regions under investigation was quantified through calculating the tracing error induced by the stimulation.
Results: A pre-motor stimulation hotspot could be identified in all participants (16.3 ± 1.7 mm medial, 18.6 ± 1.4 mm anterior to the M1 hotspot). NTMS over studied regions significantly affected task performance at discrete time intervals (F(10, 80) = 3.25, p = 0.001). NTMS applied over PMC 120 and 140 ms before changes in movement trajectory impaired task performance significantly more than when applied over M1 (p = 0.021 and p = 0.003) or DLPFC (p = 0.017 and p < 0.001). Stimulation intensity did not account for error size (β = −0.0074, p = 1).
Conclusions: We provide novel evidence that the role of pre-motor corticospinal projections extends beyond that of simple corticospinal motor output. Their activation is crucial for task performance early in the stage of motor preparation suggesting a significant role in shaping voluntary movement. Temporal patterns of human pre-motor activation are similar to that observed in intracortical electrophysiological studies in primates.
Die deutsche Gesellschaft altert. Dabei sind Daten zu demographischen, sozioökonomischen, Lifestyle- und medizinischen Faktoren, die mit Gesundheit im Alter gekoppelt sind, schwer zu finden. Die vorliegende Dissertation hat die Zielsetzung, auf einer epidemiologischen Basis Faktoren zu identifizieren, die mit einem hohen Gesundheitsstatus im fortgeschrittenen Lebensalter assoziiert sind und grenzt sich damit von bisherigen Arbeiten zum Thema Alter und Altern ab, die sich vor allem mit krankheitsverursachenden Faktoren beschäftigten. Um aus einer populationsbasierten Stichprobe, der Study of Health in Pomerania (SHIP), aussagefähige Ergebnisse ableiten zu können, wurde angesichts der überragenden Bedeutung kardiovaskulärer Erkrankungen für Morbidität und Mortalität im höheren Lebensalter ein hoher Gesundheitsstatus als Abwesenheit von kardiovaskulären Erkrankungen definiert. Der erste Teil der Study of Health in Pomerania (SHIP-0) begann 1997 mit der Erfassung der Daten von über 4000 Probanden, mit dem Ziel, durch die Herausarbeitung zahlreicher Einflussfaktoren Krankheit in ihrer Komplexität zu verstehen. In der vorliegenden Arbeit wurden nur die 65-Jährigen und älteren Probanden der SHIP-0 in die Untersuchungen eingeschlossen und drei Gruppen zugeteilt: - Kardiovaskulär gesunde Probanden - Probanden mit vorhandenen Risikofaktoren für kardiovaskuläre Erkrankungen - Probanden mit kardiovaskulär organmanifesten Erkrankungen. Von den 1019 65-Jährigen und älteren Probanden der SHIP-0-Kohorte gingen 976 Individuen mit vollständigen Datensätzen in die Analysen ein. Nach Adjustierung für Alter und Geschlecht fanden sich folgende demographische, Lifestyle-, psychosoziale und biometrische Variablen, die mit kardiovaskulärer Gesundheit im Alter assoziiert waren: Eine gute psychische Verfassung, erfasst anhand einer modifizierten Form der von Zerssen-Beschwerden-Liste zeigte eine positive Assoziation mit kardiovaskulärer Gesundheit. Aber auch Probanden, die zum Zeitpunkt der Befragung Zigaretten rauchten waren eher kardiovaskulär gesund, wohingegen Probanden, die jemals im Leben geraucht haben, dies zum Zeitpunkt der Befragung jedoch nicht mehr taten, eine verminderte Chance für kardiovaskuläre Gesundheit aufwiesen. Dieses scheinbare Paradoxon ist mit der Angabe eines Großteils der Probanden, das Rauchen aufgrund von gesundheitlichen Problemen beendet zu haben, zu erklären. Wir fanden eine negative Assoziation zwischen regelmäßiger sehr guter Ernährung, beurteilt anhand eines food frequency scores, und kardiovaskulärer Gesundheit. Weiterhin zeigte sich eine negative Assoziation mit kardiovaskulärer Gesundheit bei Vorliegen einer Fettleber/ Leberzirrhose, Hypertonus bei Eltern oder Geschwistern, bei Probanden, die keine abgeschlossene Ausbildung haben und die ein Haustier besitzen. Die Quickwerte der kardiovaskulär kranken Probanden lagen im Schnitt signifikant niedriger, als in den beiden Vergleichsgruppen, erklärbar durch eine bestehende Medikation mit Vitamin-K-Antagonisten. Desweiteren konnte eine negative Assoziation zwischen erhöhten Kreatininwerten, Harnsäurewerten, erhöhten Glukose- und HbA1c-Werten, höheren Leukozytenzahlen, höheren ptt-Werten und kardiovaskulärer Gesundheit gefunden werden. Bezüglich der Lipidwerte zeigten erhöhte Triglyzeridwerte eine negative, höhere Apolipoprotein A1- und HDL-Cholesterinwerte eine positive Assoziation mit kardiovaskulärer Gesundheit. Die Gesamtcholesterin- und LDL-Cholesterinwerte wiesen ebenfalls einen signifikanten Zusammenhang mit kardiovaskulärer Gesundheit auf, wobei die Werte der Kranken deutlich niedriger lagen, als die der Vergleichsgruppen, beeinflusst durch eine häufig bestehende Therapie mit ß-HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren. In den multivariaten Analysen blieb, wiederum adjustiert für Alter und Geschlecht, ein Zusammenhang mit kardiovaskulärer Gesundheit im Alter >=65 Jahren für die folgenden Faktoren bestehen: eine in der Selbsteinschätzung gute psychische Verfassung, das Fehlen einer abgeschlossenen Berufsausbildung, die Tatsache jemals im Leben geraucht zu haben und erhöhte Harnsäurewerte. Bei direkter Gegenüberstellung der Gesunden und der kardiovaskulär kranken Probanden fanden sich zusätzlich Ernährungsgewohnheiten und der Laborparameter Apolipoprotein A1 als unabhängige assoziierte Faktoren für kardiovaskuläre Gesundheit. Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation zeigen auf, dass aus der Fülle der erhobenen Variablen nur einige wenige, einfach identifizierbare und messbare Faktoren verbleiben, die mit dem kardiovaskulären Gesundheitsstatus im höheren Alter assoziiert sind. Darunter finden sich sowohl biographische Faktoren weit zurückliegender, nur langfristig und gesamtgesellschaftlich beeinflussbarer Ereignisse, als auch aktuelle, potentiell gut und einfach modifizierbare Faktoren der Querschnittserhebung.
Background: Gastrointestinal hormones (GIHs) are crucial for the regulation of a variety of physiological functions and have been linked to hunger, satiety, and appetite control. Thus, they might constitute meaningful biomarkers in longitudinal and interventional studies on eating behavior and body weight control. However, little is known about the physiological levels of GIHs, their intra-individual stability over time, and their interaction with other metabolic and lifestyle-related parameters. Therefore, the aim of this pilot study is to investigate the intra-individual stability of GIHs in normal-weight adults over time. Methods: Plasma concentrations of ghrelin, leptin, GLP-1 (glucagon-like-peptide), and PP (pancreatic polypeptide) were assessed by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) in 17 normal-weight, healthy adults in a longitudinal design at baseline and at follow-up six months later. The reliability of the measurements was estimated using intra-class correlation (ICC). In a second step, we considered the stability of GIH levels after controlling for changes in blood glucose and hemoglobin A1 (HbA1c) as well as self-reported physical activity and dietary habits. Results: We found excellent reliability for ghrelin, good reliability for GLP1 and PP, and moderate reliability for leptin. After considering glucose, HbA1c, physical activity, and dietary habits as co-variates, the reliability of ghrelin, GLP1, and PP did not change significantly; the reliability of leptin changed to poor reliability. Conclusions: The GIHs ghrelin, GLP1, and PP demonstrated good to excellent test–retest reliability in healthy individuals, a finding that was not modified after adjusting for glucose control, physical activity, or dietary habits. Leptin showed only moderate to poor reliability, which might be linked to weight fluctuations, albeit small, between baseline and follow-up assessment in our study sample. Together, these findings support that ghrelin, GLP1, and PP might be further examined as biomarkers in studies on weight control, with GLP1 and PP serving as anorexic markers and ghrelin as an orexigenic marker. Additional reliability studies in obese individuals are necessary to verify or refute our findings for this cohort.
Etwa 50% der MS-Patienten leiden unter kognitiven Störungen. Dabei ist nicht die „Kognition“
insgesamt betroffen, sondern einzelne kognitive Funktionen scheinen bei Patienten mit MS
besonders vulnerabel: die Fähigkeit der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit sowie des
klassischen Arbeitsgedächtnis werden übereinstimmend als vermehrt beeinträchtigt angegeben.
Verschiedene Testbatterien zur Erfassung kognitiver Beeinträchtigungen bei MS-Patienten
wurden erarbeitet, um verschiedene Teilbereiche zu testen. Zur Untersuchung der
Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit ist der Symbol Digit Modalities Test (SDMT) ein
etabliertes Untersuchungsinstrument und ist essenziell für das Screening für kognitiven
Beeinträchtigungen von Patienten mit Multipler Sklerose. Methodologische Adaptionen des
Tests wurden in der funktionellen Bildgebung angewendet, jedoch ohne spezifische
Untersuchungen der Teilbereiche der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit (IPS) weiter
zu erforschen. Zudem gibt es nur wenig Daten über die funktionellen Unterschiede zwischen
MS-Patienten und gesunden Probanden. 20 MS-Patienten und eine gesunde Kontrollgruppe mit
20 Probanden wurden mittels funktionellem MRT (fMRT) untersucht, während der SDMT
bearbeitet wurde. Darüber hinaus wurden in strukturellen Messungen Informationen
hinsichtlich Volumina der weißen und grauen Substanz sowie des Läsionsvolumens erfasst.
Anhand der gewonnenen Daten haben wir das aus Vorstudien bekannte neuronale Netzwerk
bestehend aus frontalen (Brodman Areal BA6, BA9), parietalen (BA7), okkzipitalen (BA17)
cerebellären Bereichen sowie die funktionellen Unterschiede zwischen MS-Patienten und der
gesunden Kontrollgruppe analysiert. Ferner wurden Zusammenhänge zwischen den
strukturellen Unterschieden der beiden Studiengruppen und den Ergebnissen im SDMT
untersucht. Die MS-Patienten schnitten schlechter bei der Bearbeitung des SDMT ab. Beide
Gruppen zeigten in der funktionellen Untersuchung eine Aktivierung in dem beschriebenen
neuronalen Netzwerk. Die kognitiven Komponenten der IPS zeigte sich durch Aktivierung in
superior parietalen und posterior cerebellären Bereichen. Während des SDMT hatten MS-Patienten eine geringere Aktivierung im Cingulum als die gesunde Kontrollgruppe. In der
strukturellen Analyse war das Volumen der weißen und grauen Substanz bei der MS-Gruppe
geringer als in der gesunden Kontrollgruppe, während das Läsionsvolumen in der MS-Patientengruppe größer war als in der gesunden Kontrollgruppe. Kognitive Komponenten der
Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit sind abhängig von superior parietalen und posterior
cerebellären Regionen, welche bei der Integration visuell-räumlicher Reize und der
Antizipation beteiligt sind. Areale, die bei der Aufmerksamkeit eine wichtige Rolle spielen sind
bei MS-Patienten weniger aktiv.
Funktionelle Bildgebung zur Perzeption affektiver Gesichter bei Patienten mit Multipler Sklerose
(2011)
Multiple Sklerose, eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen, führt neben physischen auch zu neuropsychologischen Defiziten. Dabei wurden in der vorliegenden Arbeit die beeinträchtigten Fähigkeiten hinsichtlich der Wahrnehmung emotionaler Gesichter dargestellt. MS-Patienten, die schon im Vorfeld als beeinträchtigt in der Verarbeitung emotionaler Gesichter eingestuft wurden, wiesen in einer fMRT-Untersuchung im Vergleich zu unbeeinträchtigten Patienten und gesunden Kontrollen eine signifikant niedrigere Aktivierung in verschiedenen Hirnarealen auf. Es zeigte sich, dass die Fähigkeit, negativ valente Expressionen zuzuordnen, mit einer Aktivierung im linken, ventrolateralen Präfrontalcortex korrelierte. Gleichzeitig wiesen die beeinträchtigten Patienten eine Läsion in der weißen Substanz am linken Temporalhorn des Seitenventrikels auf. Eine klinische Beeinträchtigung in der Perzeption von Gesichtsexpressionen kann somit mit einer gestörten Signalübertragung von primär wahrnehmenden zu höher verarbeitenden Arealen erklärt werden, die zu einer verminderten Aktivierung im linken ventrolateralen Präfrontalcortex führt. Diese Ergebnisse sind der Inhalt der Publikation „Prefrontal function associated with impaired emotion recognition in patients with multiple sclerosis“, erschienen 2009 in Behavioural brain research 205, 280-285, welche die Grundlage für die veröffentlichungsbasierte Dissertation darstellt.
Most children use their fingers when learning to count and calculate. These sensorimotor experiences were argued to underlie reported behavioral associations of finger gnosis and counting with mathematical skills. On the neural level, associations were assumed to originate from overlapping neural representations of fingers and numbers. This study explored whether finger-based training in children would lead to specific neural activation in the sensorimotor cortex, associated with finger movements, as well as the parietal cortex, associated with number processing, during mental arithmetic. Following finger-based training during the first year of school, trained children showed finger-related arithmetic effects accompanied by activation in the sensorimotor cortex potentially associated with implicit finger movements. This indicates embodied finger-based numerical representations after training. Results for differences in neural activation between trained children and a control group in the IPS were less conclusive. This study provides the first evidence for training-induced sensorimotor plasticity in brain development potentially driven by the explicit use of fingers for initial arithmetic, supporting an embodied perspective on the representation of numbers.
Introduction
With the worldwide increase of life expectancy leading to a higher proportion of older adults experiencing age-associated deterioration of cognitive abilities, the development of effective and widely accessible prevention and therapeutic measures has become a priority and challenge for modern medicine. Combined interventions of cognitive training and transcranial direct current stimulation (tDCS) have shown promising results for counteracting age-associated cognitive decline. However, access to clinical centres for repeated sessions is challenging, particularly in rural areas and for older adults with reduced mobility, and lack of clinical personnel and hospital space prevents extended interventions in larger cohorts. A home-based and remotely supervised application of tDCS would make the treatment more accessible for participants and relieve clinical resources. So far, studies assessing feasibility of combined interventions with a focus on cognition in a home-based setting are rare. With this study, we aim to provide evidence for the feasibility and the effects of a multisession home-based cognitive training in combination with tDCS on cognitive functions of healthy older adults.
Methods and analysis
The TrainStim-Home trial is a monocentric, randomised, double-blind, placebo-controlled study. Thirty healthy participants, aged 60–80 years, will receive 2 weeks of combined cognitive training and anodal tDCS over left dorsolateral prefrontal cortex (target intervention), compared with cognitive training plus sham stimulation. The cognitive training will comprise a letter updating task, and the participants will be stimulated for 20 min with 1.5 mA. The intervention sessions will take place at the participants’ home, and primary outcome will be the feasibility, operationalised by two-thirds successfully completed sessions per participant. Additionally, performance in the training task and an untrained task will be analysed.
Ethics and dissemination
Ethical approval was granted by the ethics committee of the University Medicine Greifswald. Results will be available through publications in peer-reviewed journals and presentations at national and international conferences.Trial registration numberNCT04817124.
Background and Purpose: In the setting of acute ischemic stroke, increased blood-brain barrier permeability (BBBP) as a sign of injury is believed to be associated with increased risk of poor outcome. Pre-clinical studies show that selected serum biomarkers including C-reactive protein (CRP), interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor-alpha (TNFα), matrix metallopeptidases (MMP), and vascular endothelial growth factors (VEGFs) may play a role in BBBP post-stroke. In the subacute phase of stroke, increased BBBP may also be caused by regenerative mechanisms such as vascular remodeling and therefore may improve functional recovery. Our aim was to investigate the evolution of BBBP in ischemic stroke using contrast-enhanced (CE) magnetic resonance imaging (MRI) and to analyze potential associations with blood-derived biomarkers as well as functional recovery in subacute ischemic stroke patients.
Methods: This is an exploratory analysis of subacute ischemic stroke patients enrolled in the BAPTISe study nested within the randomized controlled PHYS-STROKE trial (interventions: 4 weeks of aerobic fitness training vs. relaxation). Patients with at least one CE-MRI before (v1) or after (v2) the intervention were eligible for this analysis. The prevalence of increased BBBP was visually assessed on T1-weighted MR-images based on extent of contrast-agent enhancement within the ischemic lesion. The intensity of increased BBBP was assessed semi-quantitatively by normalizing the mean voxel intensity within the region of interest (ROI) to the contralateral hemisphere (“normalized CE-ROI”). Selected serum biomarkers (high-sensitive CRP, IL-6, TNF-α, MMP-9, and VEGF) at v1 (before intervention) were analyzed as continuous and dichotomized variables defined by laboratory cut-off levels. Functional outcome was assessed at 6 months after stroke using the modified Rankin Scale (mRS).
Results: Ninety-three patients with a median baseline NIHSS of 9 [IQR 6–12] were included into the analysis. The median time to v1 MRI was 30 days [IQR 18–37], and the median lesion volume on v1 MRI was 4 ml [IQR 1.2–23.4]. Seventy patients (80%) had increased BBBP visible on v1 MRI. After the trial intervention, increased BBBP was still detectable in 52 patients (74%) on v2 MRI. The median time to v2 MRI was 56 days [IQR 46–67]. The presence of increased BBBP on v1 MRI was associated with larger lesion volumes and more severe strokes. Aerobic fitness training did not influence the increase of BBBP evaluated at v2. In linear mixed models, the time from stroke onset to MRI was inversely associated with normalized CE-ROI (coefficient −0.002, Standard Error 0.007, p < 0.01). Selected serum biomarkers were not associated with the presence or evolution of increased BBBP. Multivariable regression analysis did not identify the occurrence or evolution of increased BBBP as an independent predictor of favorable functional outcome post-stroke.
Conclusion: In patients with moderate-to-severe subacute stroke, three out of four patients demonstrated increased BBB permeability, which decreased over time. The presence of increased BBBP was associated with larger lesion volumes and more severe strokes. We could not detect an association between selected serum biomarkers of inflammation and an increased BBBP in this cohort. No clear association with favorable functional outcome was observed.
Trial registration: NCT01954797.
Wir leben in einer älter werdenden Gesellschaft, in der die gesundheitlichen Herausforderungen u.a. durch zerebrovaskuläre Erkrankungen steigen. Ein Schlaganfall wird dank exzellenter Akutversorgung zwar oftmals überlebt, ein Großteil der Patienten hat jedoch starke Funktionseinbußen und benötigt rehabilitative Unterstützung, um eine persistierende Behinderung zu vermeiden. Oft ist für längere Zeit sowohl in der akuten als auch in der chronischen Phase nach Schlaganfall eine optimale Therapie unabdingbar, um dem Patienten das Wiedererlangen einer möglichst hohen Selbstständigkeit im Alltag zu ermöglichen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine evidenzbasierte rehabilitative Behandlung der Armparese nach Schlaganfall durch eine systematische Suche und kritische Würdigung sowie Synthese der besten verfügbaren Evidenz aus klinischen Studien charakterisiert. Zu diesem Zweck wurden bei einer systematischen Literaturrecherche für den Zeitraum vom 12.2003 bis 11.2013 932 Referenzen in der Fachdatenbank PubMed identifiziert. Aus diesen wurden nach Ein- und Ausschlusskriterien 202 Studien für die Fragestellung relevante randomisierte kontrollierte Studien selektiert. Anschließend fand für jede RKS eine standardisierte Datenextraktion, kritische Würdigung der methodischen Studienqualität (Critical appraisal) sowie die Formulierung der ableitbaren klinischen Schlussfolgerungen statt. Daran anknüpfend erfolgte für einzelne Therapieverfahren (über alle RKS zu einem Thema hinweg) eine Ableitung von konkreten Empfehlungen für die klinische Praxis. Für die Bewertung der Qualität der Evidenz der eingeschlossenen Quellen und die Graduierung der Empfehlungsstärke wurden die Standards der Grading of Recommendations Assessment, Development and Evaluation (kurz GRADE) genutzt.
Die Evidenz belegt, dass eine ganze Reihe therapeutischer Verfahren die Erholung der Armfunktion nach Schlaganfall unterstützen kann. Eine Überlegenheit gegenüber anderen Verfahren wurde für nur wenige Therapien gezeigt, wie z.B. für die Constraint-induced movement therapy und das schädigungsorientierte Training in Form des Arm-Fähigkeits- und Arm-Basis-Trainings (Therapie ohne Geräte), die Arm-Robot-Therapie oder die Spiegeltherapie (Therapie mit Geräten). Abschließend erhält der Leser eine Art ‚Rezeptblock‘, anhand dessen eine mögliche und evidenzbasierte Therapie bzw. Therapiealternative direkt abgelesen werden kann und der die praktische Umsetzung der evidenzbasierten Empfehlungen fördern soll. Gegliedert wurde der ‚Rezeptblock‘ nach der Schwere der Armlähmung (leichte, mittlere und schwere Parese) und der Chronizität der Schlaganfallresiduen (akute, subakute, chronische Phase).
Background
Neuroinflammation and maladaptive neuroplasticity play pivotal roles in migraine (MIG), trigeminal autonomic cephalalgias (TAC), and complex regional pain syndrome (CRPS). Notably, CRPS shares connections with calcitonin gene-related peptide (CGRP) in its pathophysiology. This study aims to assess if the documented links between CRPS and MIG/TAC in literature align with clinical phenotypes and disease progressions. This assessment may bolster the hypothesis of shared pathophysiological mechanisms.
Methods
Patients with CRPS (n = 184) and an age-/gender-matched control group with trauma but without CRPS (n = 148) participated in this case–control study. Participant answered well-established questionnaires for the definition of CRPS symptoms, any headache complaints, headache entity, and clinical management.
Results
Patients with CRPS were significantly more likely to suffer from migraine (OR: 3.23, 95% CI 1.82–5.85), TAC (OR: 8.07, 95% CI 1.33–154.79), or non-classified headaches (OR: 3.68, 95% CI 1.88–7.49) compared to the control group. Patients with MIG/TAC developed CRPS earlier in life (37.2 ± 11.1 vs 46.8 ± 13.5 years), had more often a central CRPS phenotype (60.6% vs. 37.0% overall) and were three times more likely to report allodynia compared to CRPS patients with other types of headaches. Additionally, these patients experienced higher pain levels and more severe CRPS, which intensified with an increasing number of headache days. Patients receiving monoclonal antibody treatment targeting the CGRP pathway for headaches reported positive effects on CRPS symptoms.
Conclusion
This study identified clinically relevant associations of MIG/TAC and CRPS not explained by chance. Further longitudinal investigations exploring potentially mutual pathomechanisms may improve the clinical management of both CRPS and primary headache disorders.
Trial registration
German Clinical Trials Register (DRKS00022961).
Vom 24.09.2007 bis zum 23.04.2010 wurden insgesamt 150 Patienten (65 Männer, 85 Frauen) mit ischämischem supratentoriellen Territorialinfarkt in eine prospektive Studie bis 2 Jahre nach Schlaganfall eingeschlossen. Ziel war es, Risikofaktoren für das Auftreten epileptischer Anfälle nach Schlaganfall zu finden. In unserer Studie sind epileptische Anfälle mit 18,7 % (n=28) und Epilepsie mit 15,3 % (n=23) nach der neuen Definition der ILAE (2005) häufiger als bisher bekannt. 8,7 % (n=13) erlitten rezidivierende epileptische Anfälle. Als erstes epileptisches Ereignis zeigten 9 Patienten (6 %) einen akuten symptomatischen und 19 Patienten (12,7 %) einen unprovozierten Anfall. Das Epilepsierisiko ist nach unprovozierten Anfällen höher als nach akut symptomatischen Anfällen (p=0,002). Ein erster epileptischer Anfall trat bei fast 80 % (n=22) der Patienten innerhalb des ersten Jahres und bei 57,1 % (n=16) innerhalb der ersten 30 Tage nach Schlaganfall auf, sodass vor allem die ersten Wochen besonders vulnerabel sind. Risikofaktoren für das Auftreten eines ersten epileptischen Anfalls nach Schlaganfall konnten benannt werden: Ausgedehnte Schlaganfallfrühzeichen in der Bildgebung und folglich niedrigere ASPECTS sowie das Vorliegen mehrerer verschiedener Frühzeichen bei vorhandenen Frühzeichen; Signifikante EEG-Befunde in der Akutphase des Schlaganfalls (Tag 1-9): Ein ausgedehnter Wellenfokus, PLEDs und epilepsietypische Potentiale. PLEDs sind in unserer Studie allerdings sehr selten (n=3, 2 %) und sind daher in der individuellen Risikoabschätzung eher nicht relevant. Wenn allerdings PLEDs auftreten, dann scheinen sie mit epileptischen Anfällen in Zusammenhang zu stehen. Grundsätzlich sind Patienten gefährdet, die ein großes Infarktvolumen im cCT oder cMRT, einen NIHSS von mindestens 5 Punkten sowie 2 oder mehr cerebrovaskuläre Risikofaktoren (CVR) aufweisen. Alter und Geschlecht spielen für die Entwicklung epileptischer Anfälle keine Rolle. Das Risiko zu versterben ist in unserer Studie bei Patienten mit einem epileptischen Anfall größer (28,6 % vs. 19,7 %) und liegt innerhalb des ersten Jahres am höchsten (n=26, 17,3 %). Keinen Einfluss auf die Entwicklung epileptischer Anfälle haben kardiovaskuläre Begleiterkrankungen (koronare Herzerkrankung und Herzinsuffizienz), die Schlaganfallätiologie, eine rekanalisierende Schlaganfalltherapie, eine hämorrhagische Infarzierung sowie eine kortikale Infarktlokalisation.
Bei einem seit vielen Jahren bekannten erhöhten Risiko für MS-Patient:innen epileptische Anfälle zu erleiden, untersuchten wir eine Gruppe von Patient:innen mit diesen beiden Voraussetzungen. Die epileptischen Anfälle können hier als Folge der MS auftreten, aber auch durch Erkrankungen in der Vorgeschichte der Patient:innen begünstigt werden. Für unsere Studie wählten wir einen retrospektiven populationsbasierten Ansatz.
Die finale Studiengruppe bestand aus 59 Personen mit epileptischen Anfällen und MS aus insgesamt 2285 MS-Patient:innen, die in den Zentren Greifswald und Rostock in diesem Zeitraum behandelt wurden. Es zeigte sich eine Prävalenz epileptischer Anfälle bei Patient:innen mit MS-Diagnose von 2,6%. Eine Aufteilung in zwei Subgruppen mit epileptischen Anfällen vor/nach MS-Diagnose, mit 22 vs. 37 Patient:innen, wurde anschließend durchgeführt. Die Patient:innen in der Subgruppe MS-E Gruppe waren durchschnittlich 9 Jahre älter und wiesen einen höheren EDSS aus, verglichen mit der Subgruppe E-MS. Bei 16,9% der Kohorte wurde der epileptische Anfall rückblickend als erstes MS-Symptom gewertet. In 50,8% der Studienpopulation bestanden epileptogene Risikofaktoren in der Vorgeschichte, mit 40,9% (9/22) vs. 56,8% (21/37) in den Subgruppen vor/nach MS-Diagnose. Die häufigsten konkurrierenden Ursachen bestanden in abgelaufenen Schädel-Hirn-Traumata und cerebralen Ischämien, zusammen in mehr als 30% der Fälle. Die Diagnosestellung der epileptischen Anfälle und Epilepsie erfolgte bei 18,6% ohne EEG-Diagnostik, bei erfolgter EEG-Diagnostik bestanden in 58,3% pathologische EEG-Muster. Bei einem Drittel der Patient:innen erfolgte die Diagnosestellung ohne direkte Beobachtung oder EEG-Auffälligkeiten.
Im Vergleich zur Normalbevölkerung zeigt sich in unserer Studienpopulation eine erhöhte Prävalenz epileptischer Anfälle. Die Bedeutung einer adäquaten Diagnostik der epileptischen Anfälle, auch wenn einmalig aufgetreten, stellt sich in unserer Studie dar. Hierbei ist es entscheidend, dass eine EEG-Diagnostik erfolgt und zusätzlich eine ausführliche semiologische Anamnese. Diese sollte idealerweise von Ärzt:innen oder Neurolog:innen mit epileptologischer Erfahrung durchgeführt werden um die Befunde gut einordnen zu können, am besten im Rahmen eines strukturierten Work-ups. Die epileptischen Anfälle können sowohl vor, als auch nach dem Beginn der MS-Symptomatik auftreten und auch die erste Manifestation der Erkrankung darstellen. Alternative Risikofaktoren für epileptische Anfälle sollten sorgfältig erfragt und dokumentiert werden, die Diagnosestellung und Behandlung einer Epilepsie aber nicht verzögern. Es stellte sich in unserer Kohorte kein signifikanter Unterschied in bestehenden Risikofaktoren zwischen den Sub¬gruppen vor/nach MS-Diagnose heraus. Dies spricht dafür, epileptische Anfälle als einen Teil der MS-Erkrankung zu betrachten, der durch Risikofaktoren aber auch die MS-Erkrankung selbst verursacht werden kann.
Background:
Epileptic seizures can occur throughout the course of multiple sclerosis (MS) and are associated with increasing disability progression over time. However, there are no data on whether epileptic seizures at the onset of MS also lead to increasing disability.
Objective:
To examine disease progression over time for MS patients with epileptic seizures at onset.
Methods:
We analyzed the data of 30,713 patients on the German Multiple Sclerosis Register in a case–control study for more than 15 years. MS patients with seizures at onset were further divided into subgroups with polysymptomatic and monosymptomatic onset to assess the impact of additional symptoms on disease progression.
Results:
A total of 46 patients had seizures as onset symptoms. Expanded Disability Status Scale (EDSS) within the first year was lower in the group with seizures at onset compared to controls (0.75 versus 1.6, p < 0.05), which changed until the last reported visit (3.11 versus 3.0). Both subgroups revealed increased EDSS progression over time compared to controls.
Conclusion:
Epileptic seizures at MS onset are associated with a higher amount of disability progression over time. Additional longitudinal data are needed to further clarify the impact of seizures on the pathophysiology of MS disease progression.
Background:
Epilepsy development during the course of multiple sclerosis (MS) is considered to be the result of cortical pathology. However, no long-term data exist on whether epilepsy in MS also leads to increasing disability over time.
Objective:
To examine if epilepsy leads to more rapid disease progression.
Methods:
We analyzed the data of 31,052 patients on the German Multiple Sclerosis Register in a case–control study.
Results:
Secondary progressive disease course (odds ratio (OR) = 2.23), age (OR = 1.12 per 10 years), and disability (OR = 1.29 per Expanded Disability Status Scale (EDSS) point) were associated with the 5-year prevalence of epilepsy. Patients who developed epilepsy during the course of the disease had a higher EDSS score at disease onset compared to matched control patients (EDSS 2.0 vs 1.5), progressed faster in each dimension, and consequently showed higher disability (EDSS 4.4 vs 3.4) and lower employment status (40% vs 65%) at final follow-up. After 15 years of MS, 64% of patients without compared to 54% of patients with epilepsy were not severely limited in walking distance.
Conclusion:
This work highlights the association of epilepsy on disability progression in MS, and the need for additional data to further clarify the underlying mechanisms.