Dokument: Electrophysiological Studies of Non-Motor Functions of the Subthalamic Nucleus in Patients with Parkinson’s Disease

Titel:	Electrophysiological Studies of Non-Motor Functions of the Subthalamic Nucleus in Patients with Parkinson’s Disease
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=48233
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190109-092943-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl. Psych. Elben, Saskia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 10,66 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 08.01.2019 / geändert 08.01.2019
Beitragende:	Prof. Dr. Schnitzler, Alfons [Gutachter] Prof. Dr. Kalenscher, Tobias [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	100 Philosophie und Psychologie » 150 Psychologie
Beschreibungen:	Einst als prädominant motorischen Kern betrachtet hat sich die Auffassung des Nucleus subthalamicus (STN) dramatisch zu einem einflussreichen Verbindungskern für die Integration assoziativer, limbischer und sensomotorischer Information gewandelt. Insbesondere Berichte über nicht-motorische Nebenwirkungen der STN Tiefen Hirnstimulation und Ableitungen aus dem STN liefern Beweise für diese Funktionen des STN. Zudem gelang anhand von anatomischen Studien die Identifikation von Subarealen des STN, welche sensomotorischen, assoziativen und limbischen Regionen entsprechen. Ziel der vorliegenden elektrophysiologischen Studien war es, die unterschiedlichen Funktionen des STN in Bezug auf vorausgegangene Berichte über nicht-motorische Nebenwirkungen der STN Tiefen Hirnstimulation in einer Population von Patienten mit Idiopathischem Parkinson zu untersuchen. In einer ersten Studie wurde die Beteiligung des STN in einem assoziativen wortflüssigkeits-vermittelndem Netzwerk untersucht. Ziel der Studie war die Identifikation einer möglich verstärkten niederfrequenten oszillatorischen Aktivität, welche die förderlichen Effekte der niederfrequenten STN Tiefe Hirnstimulation auf Wortflüssigkeitsleistungen begründen würden. Zu diesem Zweck wurden postoperativ lokale Feldpotentiale aus dem STN abgeleitet, während die Probanden eine Wortflüssigkeits- und eine Kontrollaufgabe ausführten. Zeit-Frequenz-Analysen offenbarten einen signifikant erhöhten Poweranstieg im Niederfrequenzbereich während der Wortgenerierungsaufgabe und einen Anstieg niederfrequenter Kohärenz zu frontalen EEG-Kanälen. Diese Studie liefert Beweise für die Beteiligung des STN und seinen Verbindungen zu frontalen assoziativen Arealen während einer Wortgenerierungsaufgabe. Die Steigerung der Wortflüssigkeitsleistung während niederfrequenter Tiefe Hirnstimulation kann durch Verstärkung dieser prädominanten physiologischen Frequenz erklärt werden. In einer zweiten Studie wurde die Beteiligung des STN an limbischen Prozessen anhand von Mechanismen und zeitlichem Verlauf affektiver Nebenwirkungen der STN Tiefe Hirnstimulation diskutiert. Eine über viereinhalbjährige Nachbeobachtung eines Patienten mit Affektlabilität unter STN Tiefe Hirnstimulation wurde berichtet. Zusätzlich zum postoperativen Mikroläsionseffekt konnte die bilaterale Stimulation deutlich den Affekt, im Sinne von Lachen, in den ersten postoperativen Wochen beeinflussen. Spannungsänderungen hingegen hatten einen geringen langfristigen Einfluss auf negative Emotionen. Unter Berücksichtigung des Mikroläsionseffektes und früher chronischer Stimulation kann Affektlabilität mit unterschiedlicher zeitlicher Dynamik auftreten. Eine dritte Studie hat die Beteiligung des STN an somatosensorischer Verarbeitung überprüft. Somatosensorische elektrische Stimulation des Nervus medianus induziert eine umschriebene Modulation kortikaler rhythmischer Oszillationen. Neuronale Antworten auf Nervus medianus Stimulation können ebenfalls subkortikal im STN abgleitet werden und eine Schlüsselrolle bei der Verarbeitung somatosensorisch relevanter Information einnehmen. Zu diesem Zweck wurde postoperativ die neuronale Aktivität nach Nervus medianus Stimulation aus dem STN abgeleitet. Zeit-Frequenz- Analysen enthüllten vier markante Komponenten rhythmischer Modulationen: (I) ein ausgedehnter Poweranstieg im Alpha-Frequenzband, gefolgt von einer Abschwächung des Signals; (II) eine initiale Unterdrückung der Power, gefolgt von einem Rebound im Beta-Frequenzband; (III) ein früher breitbandiger Anstieg der Gamma-Frequenz Power; (IV) und ein anhaltender Poweranstieg von Oszillationen im 160 Hz-Frequenzbereich. Diese Ergebnisse bekräftigen weiter die Beteiligung des STN an somatosensorischer Verarbeitung. Zusammengefasst liefern die vorliegenden Studien weitere Beweise für die Annahme nicht-motosicher Funktionen des STN. Once regarded as a predominant motor structure the notion of the subthalamic nucleus (STN) has changed dramatically and is now regarded as a potent nexus for the integration of associative, limbic and sensorimotor pathways. Especially reports on the behavioral (side-) effects of STN deep brain stimulation (DBS) and recordings from the STN have supported this assumption of STN functioning. Furthermore, anatomical studies have identified subregions of the STN, corresponding to associative, limbic and sensorimotor regions. Aim of the present electrophysiological studies was to probe the different STN functions with regard to previous reports of STN DBS related (side-) effects in a population of patients with Parkinson’s disease (PD). In a first study the involvement of the STN in an associative verbal fluency mediating network was investigated. The aim was to find a possible explanation for the beneficial low-frequency DBS effects on verbal fluency performance by searching for increased low-frequency oscillatory activity. Postoperative STN local field potential (LFP) activity was recorded while PD patients performed a verbal generation task and compared to a control task. Time-frequency analysis revealed a significant low-frequency power increase during the verbal generation task and an increase of low-frequency coherence to frontal EEG channels. This study provides evidence for the involvement of the STN and its connections to frontal associative areas in a verbal generation task. Improvement in verbal generation during low-frequency DBS can possibly be explained by enhancement of this predominant frequency. In a second study the involvement of the STN in limbic processing is discussed by reporting on the mechanism and time course of emotional side effects of STN DBS in a PD patient with affective lability under STN DBS during a follow up of over 4.5 years. In the first postoperative weeks the microlesion effect in addition to bilateral DBS considerably influenced mood, resulting in laughing behavior. In the term of various months, voltage changes lead to negative emotions. We conclude that affective lability may occur with different temporal dynamics regarding microlesion and early and chronic stimulation. In a third study the involvement of the STN in somatosensory processing was investigated. Somatosensory stimulation by means of electrical median nerve stimulation leads to a distinct modulation of cortical rhythmic oscillations. Responses to median nerve stimulation can also be recorded subcortically in the STN and may have a key role in the processing of somatosensory relevant information. The postoperative STN neuronal activity following median nerve stimulation in PD patients was recorded. Time-frequency analysis revealed four distinct components of rhythmic modulations: (I) a prolonged increase in alpha band power, followed by attenuation; (II) an initial suppression of power followed by a subsequent rebound in the beta band; (III) an early broad-frequency increase in gamma band power; (IV) and a sustained increase of 160 Hz frequency oscillations. These results further corroborate the involvement of the STN in somatosensory processing. Taken together, findings of this work further support the hypothesis of the involvement of the STN in non-motor functions.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Psychologie
Dokument erstellt am:	09.01.2019
Dateien geändert am:	09.01.2019
Promotionsantrag am:	11.05.2018
Datum der Promotion:	18.12.2018