Plastizitätsinduktion im Bereich des primären motorischen Kortex durch kombinierte Stimulation des Nucleus subthalamicus mittels Tiefenhirnstimulation und des dorsalen prämotorischen Kortex mittels transkranieller Magnetstimulation in Patienten mit Morbus Parkinson.

• Antragstellerin: Dr. Anne Weißbach
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317799801

Das menschliche Gehirn ist in der Lage, die Erregbarkeit und Interaktion neuronaler Verbindungen entsprechend äußerer Einflüsse zu verändern. Die Plastizität unterschiedlicher kortikaler Hirnregionen repräsentiert eine wichtige neurophysiologische Grundlage für die korrekte Funktionsweise des menschlichen Gehirns. Die Mechanismen kortikaler Plastizität scheinen bei Erkrankungen wie der klassischen Parkinson-Erkrankung (PD) aufgrund von Neurodegeneration der dopaminergen Neurone pathologische verändert. Aufgrund dieses definierten Zelluntergangs und dem damit verbundenen Neurotransmittermangel kann die PD hervorragend als Modelerkrankung für Dopaminmangelzustände und die daraus resultierenden adaptiven Veränderungen kortikaler motorischer Netzwerke dienen. Kortikale Plastizität bei Patienten mit PD wurde erstmals mittels Kombination elektrischer Stimulation des Nervus medianus und transkranieller Magnetstimulation (TMS) des primären motorischen Kortex (M1) untersucht. Diese sog. gepaarte assoziative Stimulation (PAS) wurde in jüngeren Arbeiten in Gestalt einer Kombination gepaarter TMS des M1 mit anderen sekundären motorischen Hirnregionen weiter entwickelt zur genaueren Analyse der Modifizierbarkeit kortiko-kortikaler motorischer Netze. Die Anwendung dieser neuen PAS-Protokolle ist bei Patienten mit PD von besonderem Interesse, da diese in fMRT Untersuchungen wiederholt ein gestörtes Muster kortikaler Konnektivität in diesen motorischen Regionen zeigten. Dieses parkinsontypische Muster ist durch eine reduzierte Aktivität der Basalganglien (BG)-frontomesialen Kortex-Schleife und eine vermutlich daraus resultierende Hyperaktivität der BG-Prämotorkortex (PMd)-Verbindungen besonders nach Absetzen dopaminerger Medikation charakterisiert, wohingegen sich ein entgegengesetztes Aktivierungsmuster nach Dopamin-Applikation ausbildet. Diese Ergebnisse konnten in neurophysiologischen Parkinsonstudien bestätigt werden. So zeigten TMS-Studien eine pathologisch veränderte M1-PMd-Interaktion, die sich nach Dopamin-Gabe normalisierte. Da sich die Tiefe Hirnstimulation (THS) z. B. im Nucleus subthalamicus (STN) zu einer wichtigen Therapiemöglichkeit entwickelt hat, stellt diese eine interessante Stimulationsoption für neue PAS-Protokolle dar. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das in diesem Antrag vorgestellte Projekt mit Plastizitätsveränderungen im Bereich der BG-PMd-M1-Schleife. Dabei werden bei PD-Patienten mit implantierten Elektroden im STN diese als Pulsgeber verwendet und mit TMS über dem M1 und PMd kombiniert. Dies ermöglicht die Darstellung kortiko-subkortikalen assoziativer Plastizitätsnetzwerke beim PD, welches zum besseren Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen kortikaler Plastizität und der Therapieeffekte der THS beitragen wird. Dies ist bedeutsam für die weitere Entwicklung therapeutischer Strategien zur Optimierung kortikaler Plastizität bei Patienten mit PD und anderer neurodegenerativer Erkrankungen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Robert Chen