Untersuchung der Effekte tiefer Hirnstimulation auf neuronale Plastizität bei Parkinsonsyndrom mittels kombinierter transkranieller Magnetstimulation (TMS) und Elektroenzephalographie (EEG)

• Antragstellerin: Dr. Ghazaleh Darmani, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439417355

Tiefe Hirnstimulation (Deep Brain Stimulation, DBS) der Basalganglien (BG) kann zur Verbesserung motorischer Symptome bei Parkinsonpatienten führen (Parkinson disease, PD), wobei die zugrundeliegenden neurophysiologischen Mechanismen noch nicht gut verstanden sind. Da die Basalganglien funktionell eng mit anderen Hirnarealen vernetzt sind, zum Beispiel mit dem Motorcortex (M1), erlaubt die Untersuchung dieser Areale Einblicke in DBS-Effekte. Die kombinierte Anwendung von transkranieller Magnetstimulation (TMS) und Elektroenzephalographie (EEG) ermöglicht die direkte Untersuchung kortikaler Erregbarkeit, Konnektivität und Oszillationen vor und nach aktiver Hirnstimulation. Frühere TMS- Untersuchungen haben nur eine indirekte Untersuchung kortikaler Netwerke zugelassen, weil die motorisch evozierten Potentiale von Handmuskeln abgeleitet und beurteilt wurden. Dahingegen erlaubt TMS-EEG mit hoher zeitlicher Auflösung die direkte Untersuchung neuronaler Netzwerke vom Cortex. Die Fortschritte in der Methodenentwicklung führen zu einem vermehrten Einsatz von TMS-EEG als Biomarker neurologischer Erkrankungen, auch zur Erfolgskontrolle von Therapien, sowie zur Erforschung der Pathophysiologie neurologischer Erkrankungen. Bei TMS-Applikation und gleichzeitiger EEG-Ableitung zeigt sich eine reproduzierbare Abfolge von positiven und negativen Deflektionen, auch als TMS-evozierte EEG- Potentiale (TEPs) bezeichnet, welche eine zeitliche und räumliche Summation kortikaler Aktivität darstellen. Für die TEPs wird das Präfix P für positive, und Präfix N für negative Deflektionen mit sich anschliessender Zeit des Auftretens verwendet (in ms); beispielsweise P30 für ein positives TEP zum Zeitpunkt 30 ms. Frühere Studien konnten zeigen, dass frühe TEPs (<30 ms) ein Marker für Erregbarkeit des kortikospinalen- und kortikokortikalen Systems sind, während späte TEPs (N45 und N100) mit inhibitorischen Mechanismen assoziiert sind. Das geplante Projekt wird den Einfluss von Einzelpuls-TMS auf TEPs in M1, im supplementär-motorischen Kortex, sowie im hinteren Parietalcortex (PPC) in PD mit DBS on/off und gleichaltrigen gesunden Probanden untersuchen. Des Weiteren werden die Effekte repetitiver TMS (rTMS) untersucht, weil in Vorstudien gezeigt werden konnte, dass durch rTMS Plastizität bei PD beeinflusst werden kann. Durch die Charakterisierung verschiedener Hirnareale in PD ist ein besseres Verständnis der Erkrankung und der Wirkung von DBS zu erwarten.

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