Supraspinale Lokomotionskontrolle beim Menschen: funktionelle Bildgebung und Ganganalayse
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projekts ist es gelungen, die grundsätzliche topographische Organisation des Netzwerks der supraspinalen Kontrolle von Stand und Gang beim Menschen mit funktionell bildgebenden Methoden darzustellen. Erstmals wurden Äquivalente der aus dem Tierversuch bekannten Lokomotionsregionen in Hirnstamm und Kleinhirn beim Menschen gezeigt. Diese Arbeiten haben große Beachtung gefunden und wurden als einer der Meilensteine in der Gangforschung der letzten Jahre gewürdigt. In der Nachfolge wenden international inzwischen eine Reihe von Gruppen unsere Methoden an, um die sensomotorische neuronale Kontrolle komplexer Bewegungsmuster zu untersuchen. In unserem Projekt ist durch den Vergleich der Ergebnisse aus vorgestellter Lokomotion (fMRI) und tatsächlicher Lokomotion (FDG-PET) sowie durch die Untersuchung verschiedener Patientengruppen mit den Paradigmen eine Annäherung an die funktionelle Zuordnung der aktivierten Areale gelungen. Wichtige Strukturen sind z.B. der präfrontale Kortex für die Ganginitiierung, das Mittelhirn-Tegmentum (mesencephalic locomotor region) für das Freezing und das mittelliniennahe Kleinhirn (cerebellar locomotor region) für sensorische Kontrolle und Geschwindigkeitsmodulation beim Gehen. Das Mittelhirnzentrum wurde mit wechselndem Erfolg als Stimulationsort für die tiefe Hirnstimulation bei Patienten mit Parkinson-Syndromen verwendet. Als Ergebnis der Projektarbeit stehen komplementäre Methoden für die Untersuchung der supraspinalen Lokomotionskontrolle zur Verfügung, die weiter bei Patientengruppen angewendet werden können. Eng verzahnt mit der funktionellen Bildgebung wurden Analyseverfahren des menschlichen Stehens und Gehens für die Erfassung des Defizits bei neurologischen Patienten entwickelt bzw. weiterentwickelt. Die Untersuchung verschiedener Bedingungen (Münchener Gangprotokoll) erlaubt Rückschlüsse auf die zentral gestörten Strukturen (z.B. hohe Variabilität bei schnellen Gehen als Hinweis auf die gestörte Purkinje-Zell Funktion bei Patienten mit cerebellärer Ataxie). Subklinische Störungen werden in der Differenzierung zwischen den Bedingungen (Geschwindigkeit, Dual task, sensorische Modifikation) deutlich. Die Anwendung von Mustererkennungsverfahren erleichtert den Umgang mit den komplexen Daten. Als Ergebnis der Projektarbeit steht eine klinisch und wissenschaftlich nutzbare Batterie an Assessments zur Verfügung, die bei der Einordnung von Gangstörungen und bei der Beurteilung von Interventionen helfen. Die Projektergebnisse haben das strukturelle und funktionelle Verständnis für die Organisation der menschlichen Lokomotion relevant erweitert. Gegenwärtige und zukünftige Forschungsaktivität richtet sich auf die Modifizierbarkeit des Netzwerkes durch pharmakologische und physikalisch-rehabilitative Interventionen.
Publications
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