Dokument: Einfluss der Anzahl konditionierender Stimuli der transkraniellen Magnetstimulation auf die kortikale Erregbarkeit
| Titel: | Einfluss der Anzahl konditionierender Stimuli der transkraniellen Magnetstimulation auf die kortikale Erregbarkeit | |||||||
| Weiterer Titel: | Impact of the number of conditioning pulses of transcranial magnetic stimulation on motor cortex excitability | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=57611 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20211011-085813-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Zimmermann, Johanna Viola [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Schnitzler, Alfons [Gutachter] Prof. Dr. med. Albrecht, Philipp [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Einleitung:
Die Transkranielle Magnetstimulation (TMS) stellt eine nicht-invasive und schmerzfreie Möglichkeit dar, die kortikale Erregbarkeit zu untersuchen. Dabei kann die TMS als einzelner Puls oder als Paar appliziert werden. Zur Bestimmung der kortikalen Inhibition und Fazilitation im Motorkortex wird das Doppelpuls-Paradigma mit einem konditionierenden Stimulus (KS) angewandt. Hierbei führen Intervalle zwischen zwei Stimuli, die kürzer als 5ms sind zu einer Inhibition (short-interval intracortical inhibition, SICI), Intervalle zwischen 10 und 15 ms hingegen zu einer Fazilitation (intracortical facilitation, ICF) (Kujirai, 1993). Während das zur Inhibition genutzte Paradigma sich langjährig bewährt hat, unterliegt die durch das Doppelpuls-Paradigma induzierte Fazilitation einer gewissen Variabilität. In dieser Studie wurde deshalb untersucht, ob durch Erhöhung der Anzahl konditionierenden Stimuli TMS im Vergleich zum herkömmlichen Doppelpuls-Paradigma eine stabilere Fazilitation induziert und auch die Inhibition beeinflusst werden kann. Methode: An der Studie nahmen 20 gesunde Probanden teil. Als Untersuchungsverfahren wurde die Transkranielle Magnetstimulation genutzt. Mit einem speziell dafür hergestellten Kombinationsmoduls gaben bis zu acht Stimulatoren Pulse über die gleiche Spule ab. Die TMS erfolgte über dem primär motorischen Kortex am Hotspot des M. dorsalis interosseus 1 (ID1). Das motorisch evozierte Potential (MEP) wurde mit Elektroden auf dem ID1 abgeleitet. Bei allen Probanden wurden die gleichen Untersuchungen durchgeführt. Die Messungen wurden in insgesamt vier Untersuchungsblöcken durchgeführt. Jeweils 2 Blöcke für SICI und ICF, wobei jeder Block entweder 1 KS und 3 KS oder 5 KS und 7 KS sowie die Einzelpuls-TMS als Kontrollkondition beinhaltete. Die Interstimulus-Intervalle (ISI) betrugen 3 und 4 ms für die SICI und 10 und 15 ms für die ICF. Für jede Kondition wurden jeweils 20 MEP-Amplituden gemittelt. Der Teststimulus sollte dabei im Mittelwert zu einem MEP >0,29 mV führen. Die statistische Analyse erfolgte mittels multiplen Varianzanalysen (ANOVA, post-hoc Bonferroni). Ergebnisse: Sowohl im Vergleich zur 1 KS Kondition als auch zur Einzelpuls-TMS führten 3 KS, 5 KS und 7 KS bei einem ISI von 10 und 15 ms zu einer signifikanten Fazilitierung. Die 1 KS Kondition führte im Vergleich zur Einzelpuls-TMS weder zu einer Fazilitierung noch zu einer Inhibition. Ferner fand sich eine stärkere Fazilitierung für das ISI von 10 ms im Vergleich zu 15 ms. Im Vergleich zur 3 KS, 5 KS und 7 KS Kondition führte die 1 KS Kondition bei einem ISI von 3 und 4 ms zu einer signifikanten Inhibition. In der 7 KS Kondition kam es für das ISI von 4 ms zu einer Fazilitation im Vergleich zur Einzelpuls-TMS. Aufgrund einer unzureichenden MEP Antwort des Teststimulus wurde ein Proband von der Auswertung ausgeschlossen. Fazit: Die Erhöhung der Anzahl der KS führte zu einer stabileren Fazilitierung, wogegen durch das herkömmliche Doppelpuls-Paradigma keine Fazilitierung induziert werden konnte. Eine Verstärkung der Fazilitierung durch mehr als 3 KS zeigte sich allerdings nicht, sodass für die Untersuchung der kortikalen Fazilitierung die Nutzung von 3 KS empfohlen werden kann. Im Hinblick auf das ISI empfehlen wir 10 ms zu nutzen, da damit eine signifikant stärkere Fazilitierung induziert werden kann. Für die Inhibition bietet sich dagegen weiterhin die Nutzung von 1 KS an, da die Inhibition bei höherer KS-Anzahl durch eine zunehmende Fazilitierung auch bei kurzen ISI <5 ms maskiert wird.Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive and painless method to study cortical excitability. To study cortical facilitation and inhibition of the motor cortex paired-pulse paradigms with conditioning stimuli can be used. Conditioning TMS with short interstimulus intervals (ISI) of 1 ms - 5 ms is known to cause inhibition (SICI) and TMS with 10 ms - 15 ms ISI causes facilitation (ICF) (Kujirai,1993). While SICI is thought to be based on GABA-interneurons, ICF is thought to depend on glutamate (Di Lazzaro et al. 2006b; Ilić et al. 2002). ICF and SICI protocols have been implemented in clinical research to study neurological and psychiatrical disorders and their pathomechanisms. While the paradigm for inhibition has been stable and proven itself for years, the paradigm to induce facilitation underlies some variability (Wassermann 2002). Here, we explored the impact of varying the number of CS and ISI on cortical excitability. If this paradigm induces more stable facilitation compared to the conventional paired pulse paradigm, it may be beneficial to use for further studies on cortical facilitation. Twenty healthy subjects participated in the study. TMS was used to study cortical excitability. The same investigations were used for all participants. TMS was done at the hotspot of the first dorsal interosseus muscle of the primary motor cortex. The motor evoked potentials (MEP) were measured with surface electrodes. The measurements included TMS with a different number of CS which were compared to the conventional paired-pulse paradigm and the control single-pulse condition. Interstimulus intervals (ISI) of 3 ms and 4 ms were used to study SICI and 10 ms and 15 ms ISI were used for facilitation. Twenty trials per conditions and participant was used on average for the static analysis. A higher number of CS induced larger MEP-amplitudes. Only the conventional paired-pulse condition with an ISI of 3 ms and 4 ms induced significant inhibition. The results are backed by earlier reports on the topic, where a train of three CS alleviated SICI with 3 ms ISI, while at the same time enhancing ICF with 10 ms ISI. A potential explanation for the more dominant facilitation compared to inhibition could be temporal summation of EPSPs through multiple consecutive CS on a cortical level. However, synchronisation on the spinal level could also be the reason for larger MEP-amplitudes. A higher number of CS leads to more robust facilitation. The paradigm with three CS and an ISI of 10 ms can be recommended to study facilitation. For inhibition, the conventional paired-pulse paradigm seems to be the most efficient one. In total, it seems as a higher number of CS enhances facilitation and masks inhibition. To better understand the physiological mechanisms, further studies are needed. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Psychologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 11.10.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 11.10.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 03.03.2021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 23.09.2021 |
