Multi-modale Netzwerkmodulation bei Patienten mit der Parkinsonschen Krankheit

• Antragstellerin: Dr. Bettina Schwab
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465712062

Die Parkinsonsche Krankheit wird als Netzwerkerkrankung beschrieben, da sie mit Veränderungen der Konnektivität innerhalb der Basalganglien, aber auch zwischen Basalganglien, Thalamus und Kortex einhergeht. Bisher gibt es im Menschen jedoch keinen direkten Beleg, dass diese Netzwerkveränderungen ursächlich für Symptome der Krankheit sind, obwohl deutliche Korrelationen existieren. Um eine solche Kausalität zu prüfen, benötigt es die simultane Stimulation zweier Knoten des Netzwerkes — Knoten können beispielsweise Basalganglien oder Kortex sein — mit variierendem Phasenverschub. Mit diesem Projekt schlage ich daher die Kombination aus nichtinvasiver elektrischer Stimulation wie der transkraniellen Wechselstromstimulation (tACS) mit Tiefer Hirnstimulation (THS) vor. Hiermit soll oben genannte Netzwerkstimulation im Menschen möglich werden, indem Basalganglien und kortikale Areale simultan stimuliert werden. Das Vorhaben verfolgt zwei Ziele: Einerseits soll die tACS umfassend daraufhin untersucht werden, wie stark sie die Aktivität von Neuronen beim Menschen systematisch beeinflussen sowie die Konnektivität zwischen zwei Hirnarealen verändern kann. Andererseits soll dieses Grundlagenwissen durch Kombination von tACS und THS auf die Verbindung zwischen Motorkortex und Basalganglien angewandt werden.Die Interaktion von systemischen und klinischen Neurowissenschaften ist essentiell für dieses Projekt; es umfasst sowohl umfangreiche technische Aufbauten wie auch anspruchsvolle Signalverarbeitung. In Arbeitspaket A werde ich den Einfluss von tACS auf Einzelzellableitungen im Menschen untersuchen. Der chirurgische Eingriff zur Implantation der THS-Elektroden ermöglicht eine solche Ableitung für mehrere Minuten im Wachzustand des Patienten, während gleichzeitig tACS nichtinvasiv appliziert werden kann. Hiermit ist es möglich zu testen, ob Aktionspotentiale tatsächlich an die applizierte tACS koppeln. Weiterhin werde ich prüfen, ob bifokale Stimulation zu Änderungen der funktionellen Konnektivität führen kann. Deshalb kombiniert Arbeitspaket B tACS an verschiedenen kortikalen Bereichen mit funktioneller Magnetresonanztomographie und Verhaltenstestungen. Da in diesem Arbeitspaket keine invasiven Prozeduren verwendet werden, kann die Messung an gesunden Kontrollprobanden unter Einbindung komplexer Motoraufgaben vorgenommen werden. Letztendlich möchte ich in Arbeitspaket C die vorausgehenden Erkenntnisse zusammenfügen und untersuchen, ob die Konnektivität zwischen Basalganglien und Motorkortex ursächlich für Motorsymptome der Parkinsonschen Krankheit ist. Hierzu werde ich in einer doppelverblindeten Studie Bewegungseinschränkungen messen, während der Phasenverschub zwischen tACS (Stimulation des Motorkortex) und THS (Stimulation der Basalganglien) verändert wird. Zusammengefasst dient dieses Vorhaben dem tieferen Verständnis der physiologischen Wirkung von tACS im Menschen sowie der Pathophysiologie der Parkinsonschen Krankheit.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen