TMS als biologischer Marker für Neuroplastizität

Aphasie ist eine Beeinträchtigung der Sprache, die nach einem Schlaganfall (oder anderen Hirnverletzungen) auftreten kann. Eine Person mit Aphasie kann Schwierigkeiten beim Sprechen, Verstehen von Sprache, Lesen, Schreiben oder einer Kombination dieser Symptome haben. Trotz Fortschritten im Verständnis von Sprachsystemen und funktioneller Neuroplastizität nach Hirnverletzungen bleiben genaue Prädiktoren für die Genesung von Aphasie nach einem Schlaganfall schwer fassbar. Um die Sprachverbesserung nach einem Schlaganfall besser zu verstehen, vorherzusagen und zu verbessern, besteht ein entscheidender Bedarf an der Entwicklung von Werkzeugen, die den Einfluss der Neuroplastizität auf die Genesung bewerten können.

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist ein nicht-invasives Instrument zur Gehirnstimulation, das verwendet wurde, um die neuroplastische Kapazität des Gehirns vorherzusagen, indem die unmittelbar nach der Verabreichung von TMS beobachteten physiologischen Reaktionen bewertet wurden. Zusätzlich wurde gezeigt, dass Unterschiede in der physiologischen Reaktion auf TMS durch Polymorphismus in dem Gen beeinflusst werden, das für den aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktor (BDNF) kodiert. Das aktuelle Projekt untersucht die Idee, dass die magnetische Hirnstimulation als Indikator für die Fähigkeit zu klinisch relevanter Neuroplastizität und möglicherweise als Prädiktor für klinisch relevante Neuroplastizität eingesetzt werden könnte, da neuronale Mechanismen der Plastizität wesentliche Determinanten sowohl für die Erholung nach einer Hirnverletzung als auch für die physiologische Reaktion auf TMS sind Genesung von Defiziten nach einem Schlaganfall wie Aphasie

Die Ziele dieses Protokolls sind 1) die Erforschung des Nutzens der Theta-Burst-Stimulation (TBS), einer Art der transkraniellen Magnetstimulation (TMS), als Instrument zur Beurteilung der Neuroplastizität im Sprachsystem bei Patienten mit Aphasie aufgrund eines Schlaganfalls, 2) und um den Nutzen von TBS als Biomarker und Prädiktor für die funktionelle Erholung bei Patienten mit Aphasie zu bewerten.

Dieses Protokoll umfasst zwei separate, aber verwandte Experimente. Im ersten Experiment wenden die Forscher TBS auf Gehirnregionen an, die Sprachfunktionen bei aphasischen Patienten kontrollieren, um festzustellen, ob wir eine vorübergehende Verbesserung der Benennungsfähigkeit herbeiführen können. Sie werden ein von ihnen entwickeltes statistisches Modell verwenden, um Patienten entweder als Patienten mit hoher Plastizität oder niedriger Plastizität zu kategorisieren. Die Forscher werden bestimmen, ob diese Unterscheidung vorhersagt, bei welchen Patienten wahrscheinlich größere TBS-induzierte Veränderungen in der Sprachleistung auftreten. Im zweiten Experiment wenden die Forscher bei denselben Patienten TBS auf den motorischen Kortex an, um Veränderungen in den motorisch evozierten Potentialen (MEPs) hervorzurufen. Unter Verwendung des gleichen Modells zur Bildung passender Gruppen sagen wir voraus, dass MEPs in Gruppen mit hoher Plastizität stärker abgeschwächt werden als in Gruppen mit niedriger Plastizität.