Neurophysiologie veränderter multisensorischer Verarbeitung bei Migräne

• Antragsteller: Dr. Jan Mehnert
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514034845

Hypersensitivität mehrerer sensorischer Modalitäten ist neben Kopfschmerzen ein Hauptsymptom der Migräne. Forschungsergebnisse deuten auf eine veränderte neuronale, multisensorischer Verarbeitung bereits in der interiktalen Phase, also der symptomfreien Zeit zwischen den Attacken der Migräne hin. Diese Verarbeitungsstörung von gleichzeitig auftretenden unterschiedlichen sensorischen Reizen kann viele klinische Facetten der Migräne erklären und kommt als Ursache für die Entstehung von Migräneattacken in Betracht. Wir haben ein experimentelles Design entwickelt, mit dessen Hilfe zeit- und frequenzmodulierter Input mehrerer sensorischer Modalitäten (auditorisch, visuell und schmerzhaft) zeitgleich präsentiert werden kann. Dies ermöglicht, Unterschiede in der multisensorischen Verarbeitung Reize zwischen Migränikern und Kontrollprobanden zu finden und damit die Pathophysiologie der Migräne besser zu verstehen.Um den zeitgleichen Input der unterschiedlichen sensorischen Modalitäten zu trennen, werden diese mit spezifischen Frequenzen wiederholt und ändern zusätzlich ihre Intensität simultan über die Zeit. Ersteres erlaubt die Analyse von Frequenzbändern in einer Zeit-Frequenz-Analyse, die jeweils für eine bestimmte sensorische Modalität steht. Letzteres führt zur Wahrnehmung einer Synchronizität des multisensorischen Inputs. Pilotmessungen des Antragstellers bestätigen die postulierten Haupteffekte.Um zeitliche Dynamiken mit hoher Genauigkeit darzustellen, werden Elektroenzephalogramme von 34 interiktalen Migränikern und 34 Kontrollprobanden verglichen. Die Spezifität des trigeminalen Systems wird dabei durch den Vergleich zu der Schmerzverarbeitung der Hand kontrolliert. Um die Spezifität für die Migräne im Vergleich zu anderen chronischen Schmerzerkrankungen zu sichern, werden zudem 34 Rückenschmerzpatienten eingeschlossen. Einige Hirnareale, insbesondere Thalamus, Hypothalamus, Temporalpol sowie Kleinhirn werden bei multisensorischer Verarbeitung aktiviert und spielen zudem auch in der Pathophysiologie der Migräne eine Rolle. Um migränetyische multisensorische Verarbeitung zu lokalisieren, werden in einer weiteren Messreihe in den oben beschrieben Probandengruppen Daten mit der funktionellen Magnetresonanztomographie erhoben.Für die Analyse der Daten beider bildgebender Techniken werden speziell für multisensorische Daten entwickelte Kontrastverfahren verwendet. Hierfür werden Zeitabschnitte mit niedriger und hoher Intensität kontrastiert, um eine doppelte Verrechnung der Baseline zu umgehen. Da multisensorische Integration nicht in einem einzigen, modalitätsunabhängigem Areal stattfindet, sondern ein Netzwerk involviert, sollen Veränderungen der funktionelle Konnektivität und der neuronalen Kopplung mit Konnektivitätsmaßen untersucht werden. Für das fMRT wurde von uns Partial Similarity entwickelt, die direkte Konnektivität zwischen zwei Arealen misst. Neuronale Kopplung im EEG soll mit Multivariate Interaction Measure untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Claus Hilgetag; Professor Dr. Arne May; Dr. Guido Nolte