Charakterisierung der effektiven Konnektivität motorischer Basalganglien-Kortex-Schleifen durch loklale Feldpotentiale im Nucelus Subthalamicus und EEG-Ableitungen bei Morbus Parkinson
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das idiopathische Parkinson Syndrom (IPS) ist mit spezifischen pathologischen Oszillationen elektrophysiologischer Aktivität in den Basal-Ganglien-Kortex Schleifen assoziiert. Bisherige Studien konnten zeigen, dass pathologische oszillatorische Aktivität im Beta-Band (13-30 Hz) durch therapeutische Intervention, insbesondere mittels L-Dopa und Tiefer Hirnstimulation (THS), funktionell-relevant moduliert werden kann. Das wesentliche Ziel der letzten Förderperiode war es, diese Modulation oszillatorischer Aktivität auf Netzwerkebene kortikal und subkortikal weiter zu charakterisieren. Die durchgeführten Elektroenzephalografie (EEG)-Studien offenbarten auf kortikaler Ebene ein Kernnetzwerk bestehend aus präfrontalem Kortex, primären Motorkortex und sekundären motorischen Arealen, dessen oszillatorische Verbindungen je nach kognitivem Anspruch der motorischen Aufgabe und Alter der Versuchspersonen differenziell moduliert werden. Bei Dopaminnaiven IPS-Patient*innen fehlten relevante Verbindungen oder wurden pathologisch moduliert, welche jedoch durch Gabe von L-Dopa teilweise funktionell-relevant rekonstituiert werden konnten. Subkortikal konnten wir in mehreren Studien die oszillatorische Aktivität des Nucleus subthalamicus, als wichtigstes Implantationsziel für die THS, weiter charakterisieren. Hier konnten wir neben einer muskelkraftabhängigen Modulation oszillatorischer Beta-Aktivität IPS-Subtypen-spezifische Unterschiede in der Richtung des Informationsflusses zwischen Muskel und STN finden. Die aus Teilprojekt 1 gewonnenen Erkenntnisse werden dazu beitragen, etablierte Therapieoptionen des IPS weiter zu optimieren und Ansätze für neue Therapieverfahren zu entwickeln.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2013): Does increased gamma activity in patients suffering from Parkinson's disease counteract the movement inhibiting beta activity? In: Neuroscience 237, S. 42–50
Florin, E.; Erasmi, R.; Reck, C.; Maarouf, M.; Schnitzler, A.; Fink, G. R.; Timmermann, L.
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(2013): Modulation of local field potential power of the subthalamic nucleus during isometric force generation in patients with Parkinson's disease. In: Neuroscience 240, S. 106–116
Florin, E.; Dafsari, H. S.; Reck, C.; Barbe, M. T.; Pauls, K. A. M.; Maarouf, M. et al.
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(2014): Dopamine replacement modulates oscillatory coupling between premotor and motor cortical areas in Parkinson's disease. In: Cerebral cortex (New York, N.Y.: 1991) 24 (11), S. 2873–2883
Herz, Damian Marc; Florin, Esther; Christensen, Mark Schram; Reck, Christiane; Barbe, Michael Thomas; Tscheuschler, Maike Karoline et al.
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(2014): Levodopa reinstates connectivity from prefrontal to premotor cortex during externally paced movement in Parkinson's disease. In: NeuroImage 90, S. 15–23
Herz, Damian M.; Siebner, Hartwig R.; Hulme, Oliver J.; Florin, Esther; Christensen, Mark S.; Timmermann, Lars
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(2016): Ageing changes effective connectivity of motor networks during bimanual finger coordination. In: NeuroImage 143, S. 325–342
Loehrer, Philipp Alexander; Nettersheim, Felix Sebastian; Jung, Fabienne; Weber, Immo; Huber, Carlo; Dembek, Till Anselm et al.
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(2016): Parkinson subtype-specific Granger-causal coupling and coherence frequency in the subthalamic area. In: Neuroscience 332, S. 170–180
Florin, Esther; Pfeifer, Johannes; Visser-Vandewalle, Veerle; Schnitzler, Alfons; Timmermann, Lars
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(2017): The influence of filtering and downsampling on the estimation of transfer entropy. In: PloS one 12 (11), e0188210
Weber, Immo; Florin, Esther; Papen, Michael von; Timmermann, Lars
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(2018): Dopamine substitution alters effective connectivity of cortical prefrontal, premotor, and motor regions during complex bimanual finger movements in Parkinson's disease. In: NeuroImage
Nettersheim, Felix Sebastian; Loehrer, Philipp Alexander; Weber, Immo; Jung, Fabienne; Dembek, Till Anselm; Pelzer, Esther Annegret et al.
