Die Auswirkung tiefer Hirnstimulation des ventrointermediären Kerns des Thalamus auf das motorische Lernnetzwerk und die Implikationen für tiefe Hirnelektrodenlage bei essentiellem Tremor

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Catherine Sweeney-Reed, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441062426

Motorisches Sequenzlernen ist Teil des prozeduralen Gedächtnisses. Dieses ist grundlegend für unser alltägliches Leben und ermöglicht die Automatisierung von repetierenden Aktivitäten wie Fahrrad fahren. Anatomische- und Bildgebungsstudien deuten darauf hin, dass das prozedurale Gedächtnis auf einem Kleinhirn–ventrointermediären Kern des Thalamus (VIM)–motorischen Kortex Netzwerk basiert. Ein Netzwerk welches diese Strukturen auch beinhält ist bei essentiellen Tremor (ET) Patienten betroffen. Tiefe Hirnstimulation (THS) des VIM ist eine etablierte Behandlung für den ET. Auf Basis der überschneidenden Kreisläufe könnte Hirnstimulation bei ET das motorische Lernen stören. Studien über die Auswirkung von VIM-THS auf das motorische Lernen haben bisher gemischte Ergebnisse geliefert, welche teils auf unterschiedliche Studiendesigns zurückführbar sind. Auf Beweis für eine kinaesthetische Zone im VIM gefußt postulieren wir, dass die präzise THS-Elektrodenlage auch eine Rolle spielen könnte. Wir beabsichtigen einen multi-modalen Ansatz, um die Rolle des VIM im motorischen Lernen/Tremornetzwerk zu etablieren, mittels der seriellen Reaktionszeitaufgabe (SRTT), ein etabliertes motorisches Lernparadigma. Teilnehmer reagieren dabei mit spezifischen Tasten auf räumliche Signale, deren Reihenfolge aus zufälligen und vorgegebenen Sequenzen besteht. Patienten mit ET werden die SRTT mit und ohne THS durchführen, während Oberflächen-Elektroenzephalographie aufgezeichnet wird. Wir haben auch die seltene Gelegenheit intrakranielle elektrophysiologische Daten des VIM während der SRTT aufzuzeichnen. Die Datenanalyse wird auf unseren Vorarbeiten fußen, bei denen eine kritische Rolle des anterioren Kern des Thalamus bei der Enkodierung von episodischem Gedächtnis identifiziert worden ist, indem Kreuz-Frequenz-Kopplung (CFC) zwischen langsamer und schneller elektrischer Hirnaktivität und oszillatorischer Phasenangleichung auf eine lokale thalamische Verarbeitung hingewiesen hat. Neuronale Korrelate des motorischen Lernens, welche im motorischen Kortex identifiziert und durch den VIM moduliert wurden, werden in den EEG-Aufzeichnungen aus dem motorischen Kortex nach der VIM-THS untersucht. Dadurch können die Effekte der VIM-THS auf den motorischen Kortex identifiziert werden. Die Nutzung von hochauflösender funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) ermöglicht uns zusätzlich potentielle Subregionen des Thalamus bei gesunden Probanden zu identifizieren die beim motorischen Lernen involviert sind. Diese Daten werden mit der Elektrodenlage der ET-Patienten verglichen, wo das motorische Lernen und der Tremor am stärksten von der VIM-THS beeinflusst worden sind. Ein erweitertes Verständnis des Beitrags des VIM beim motorischen Lernen ist entscheidend um die Auswirkungen der ET Behandlung auf motorisches Lernen in Zukunft zu berücksichtigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen