Neurophysiologie der Surround-Hemmung im menschlichen motorischen Kortex

Ziele:

Der Zweck dieses Protokolls besteht darin, das Verständnis der neurophysiologischen Mechanismen zu verbessern, die dem Phänomen der Surround-Hemmung im menschlichen motorischen Kortex zugrunde liegen. Es ist bekannt, dass Patienten mit fokaler Handdystonie eine abnormale motorische Umgebungshemmung aufweisen. Die Physiologie dieses Phänomens bleibt jedoch noch unklar. Die drei im Rahmen dieses Protokolls vorgeschlagenen Teilstudien werden mehrere neurophysiologische Techniken integrieren, um verschiedene Aspekte der motorischen Surround-Hemmung zu untersuchen. Die Ziele der Teilstudie 1 bestehen darin, (a) das EEG-Korrelat der motorischen SI zu identifizieren, (b) die Beziehung zwischen intrakortikaler Kurzintervallhemmung (SICI) und SI zu bestimmen, die beide bei Patienten mit FHD beeinträchtigt sind, und (c) um festzustellen, ob es ein Oszillationsfrequenzband gibt, das für SI relevant ist. Die Ergebnisse dieser Teilstudie werden Aufschluss über die Hemmmechanismen geben, die für motorische SI entscheidend sind. Teilstudie 2 zielt darauf ab, den Einfluss der parietalen Konditionierung auf die motorische Umgebungshemmung zu bestimmen. Wenn die Konditionierung des parietalen Kortex die SI verstärkt, können wir daraus schließen, dass das parietomotorische Hemmnetzwerk möglicherweise an der motorischen SI beteiligt ist und dass dieses Netzwerk bei fokaler Handdystonie beeinträchtigt sein könnte. In Teilstudie 3 wird SI bei verschiedenen motorischen Aufgaben untersucht.

Studienpopulation:

Wir beabsichtigen, insgesamt bis zu 95 gesunde Freiwillige zu untersuchen. Für Teilstudie 1 werden bis zu 30 Teilnehmer rekrutiert, für Teilstudie 2 35 und für Teilstudie 3 30.

Design:

Teilstudie 1: Dies wird eine explorative Studie sein. Die Teilnehmer führen eine akustisch gesteuerte Zeigefingerbewegungsaufgabe durch und motorisch evozierte Potenziale werden durch Stimulierung des motorischen Hotspots eines umgebenden Muskels mithilfe der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) hervorgerufen. Das EEG wird kontinuierlich aufgezeichnet. Einzelne oder gepaarte TMS-Impulse (mit postero-anteriorem oder antero-posteriorem Strom) werden entweder abgegeben, während sich das Subjekt in Ruhe befindet oder wenn die Bewegung beginnt. TMS-evozierte Potenziale (TEPs) werden durch zeitlich begrenzte Mittelung aller Versuche in jeder Bedingung ermittelt. Die Amplituden der verschiedenen TEP-Peaks werden unter verschiedenen Bedingungen verglichen, die mit dem Grad von SI oder SICI korrelieren können. Auf diese Weise werden die Komponenten des TEP identifiziert, die für die Motor-SI am relevantesten sind.

Teilstudie 2: Dies wird eine hypothesengesteuerte Studie sein. Unsere primäre Hypothese ist, dass die parietale Konditionierung den motorischen SI bei gesunden Probanden beeinflusst. Die Teilnehmer führen eine akustisch gesteuerte Zeigefingerbewegungsaufgabe durch und motorisch evozierte Potenziale werden durch Stimulierung des motorischen Hotspots eines umgebenden Muskels mittels transkranieller Magnetstimulation hervorgerufen. Zwei Spulen, eine über dem motorischen Kortex und die andere über einer hemmenden Region des unteren Parietallappens, liefern TMS-Impulse in einem festen Intervall zwischen den Reizen. Die Impulse werden entweder im Ruhezustand des Probanden oder bei Beginn der Bewegung abgegeben. Das Verhältnis der mittleren MEP-Amplitude, die mit parietaler Konditionierung erhalten wird, zu derjenigen, die mit alleiniger Stimulation des motorischen Kortex zu Beginn der Bewegung erhalten wird, zeigt jeglichen parietomotorischen Einfluss auf SI.

Teilstudie 3: Dies wird eine explorative Studie sein. Die Teilnehmer werden gebeten, verschiedene motorische Aufgaben auszuführen, wie z. B. die Aktivierung eines intrinsischen Handmuskels auf verschiedenen Aktivierungsniveaus, eine sequentielle Muskelaktivierung oder komplexere Aufgaben wie das Schreiben. Einzelne TMS-Impulse werden im Ruhezustand, zu Beginn der motorischen Aufgaben oder während der motorischen Aufgaben an den primären motorischen Kortex abgegeben. MEPs werden in der aktiven und umgebenden Muskulatur gemessen. Die Verhältnisse der MEP-Amplituden während verschiedener Aktivierungsniveaus in den aktiven und umgebenden Muskeln werden sichtbar

Modulation von SI während dieser Aufgaben.

Zielparameter:

Für Teilstudie 1 sind unsere Ergebnismaße (1) Amplituden der verschiedenen TEP-Peaks (2) Grad der Surround-Hemmung und intrakortikale Hemmung in kurzen Intervallen (3) Korrelation zwischen ihnen und relevanten Spitzenamplituden (4) Leistung und kortiko-kortikal Kohärenz in verschiedenen Frequenzbändern.

Die MEP-Amplitude wird das primäre Ergebnismaß in den Teilstudien 2 und 3 sein.