Studie zur motorischen Hemmung bei Parkinson und fokaler Handdystonie (PD-INHIB)

Jede Bewegung erfordert eine gewisse Planung und stützt sich im Wesentlichen auf Nervenzellen in der Frontalrinde, die mit spinalen Schaltkreisen verbunden sind, die ihrerseits bei der Regulierung der Muskelaktivität helfen. Diese kortikospinalen Projektionen stellen einen entscheidenden Weg dar, über den das Gehirn das motorische Verhalten steuert. Interessanterweise kann die Erregbarkeit der kortikospinalen Bahn beim Menschen nicht-invasiv untersucht werden, indem eine transkranielle Einzelimpuls-Magnetstimulation (TMS) auf den primären motorischen Kortex (M1) angewendet wird, wodurch motorisch evozierte Potentiale (MEPs) in gezielten kontralateralen Muskeln ausgelöst werden. MEPs sind nützliche Indikatoren für die motorische Erregbarkeit, da ihre Amplitude einen muskelspezifischen Test der Nettowirkung erleichternder und hemmender Eingaben zum Zeitpunkt der Stimulation ermöglicht. Entscheidend ist, dass TMS-Studien gezeigt haben, dass der kortikospinale Weg während der Aktionsvorbereitung tiefgreifende hemmende Veränderungen zeigt, was mit dem Beitrag hemmender Prozesse zur Bewegungskontrolle übereinstimmt.

Dieser als vorbereitende Hemmung bezeichnete Effekt wurde bei Reaktionszeitaufgaben (RT) nachgewiesen, unabhängig davon, ob die Probanden eine Antwort innerhalb einer Reihe vordefinierter Optionen auswählen müssen (Auswahl-RT-Aufgabe) oder bei jeder die gleiche Antwort angeben müssen Versuch, wenn keine Wahl besteht (einfache RT-Aufgabe). Bei diesen Aufgaben steigt erwartungsgemäß die Amplitude der im ausgewählten Effektor ausgelösten MEPs während der Zeit vor der Bewegung an. Bevor die Aktivität jedoch zuzunehmen beginnt, nimmt die Amplitude der MEPs zunächst ab, was auf eine Unterdrückung des kortikospinalen Signalwegs hinweist, der mit der ausgewählten Bewegung verbunden ist. Eine Verringerung der MEP-Amplitude wird auch bei nicht ausgewählten und irrelevanten Effektoren beobachtet, wobei die Amplitude im Verlauf der Aktionsvorbereitung weiter abnimmt. Eine vorbereitende Hemmung liegt nicht nur vor Beginn der Bewegung vor; Es manifestiert sich auch vor dem Startsignal bei RT-Aufgaben mit angewiesener Verzögerung, wenn ein Hinweis Vorabinformationen über die bevorstehende Antwort bereitstellt, das Subjekt dann jedoch warten muss, bis das Startsignal angezeigt wird, um seine Antwort freizugeben. Zu diesem Zeitpunkt ist die Unterdrückung für MEPs, die in Fingereffektoren hervorgerufen werden, offensichtlich, einschließlich derjenigen, die ausgewählt, nicht ausgewählt oder aufgabenirrelevant sind; Beinmuskulatur-MEPs können während der Vorbereitung von Fingerreaktionen ebenfalls eine gewisse Unterdrückung zeigen, jedoch in einem viel schwächeren Ausmaß, was darauf hindeutet, dass die vorbereitende Hemmung des motorischen Systems umfassend ist, jedoch mit einem gewissen Grad an Einschränkungen; Am stärksten ausgeprägt ist es bei motorischen Darstellungen, die aus demselben Körpersegment wie der ausgewählte Effektor stammen, und wird in anderen Gliedmaßendarstellungen abgeschwächt.

Zur Erklärung der umfassenden Unterdrückung der kortikospinalen Erregbarkeit, die während der Aktionsvorbereitung beobachtet wird, wurden mehrere Hypothesen aufgestellt, von denen einige mit der Impulskontrolle und andere mit der Modulation der neuronalen Verstärkung zusammenhängen. Dennoch wird die funktionelle Rolle der vorbereitenden Hemmung weiterhin intensiv diskutiert. Darüber hinaus gibt es nur sehr wenig Wissen über die Gehirnregionen, die an der Erzeugung dieser Unterdrückung im kortikospinalen Weg beteiligt sind.

Das aktuelle Forschungsprotokoll zielt darauf ab, die vorbereitende Hemmung bei zwei Populationen von Patienten mit Bewegungsstörungen zu untersuchen. Zunächst werden wir mit Patienten mit Parkinson-Krankheit (PD) zusammenarbeiten, um den Beitrag der Basalganglien bei der vorbereitenden Hemmung zu untersuchen (Projekt 1 [P1] und Projekt 2 [P2], siehe unten). Anschließend werden wir Patienten mit fokaler Handdystonie (FHD) betrachten, um die Hypothese zu testen, dass die veränderte Muskelselektivität bei diesem pathologischen Zustand zumindest teilweise auf einen Mangel an vorbereitender Hemmung zurückzuführen ist (Projekt 3 [P3], unten beschrieben). .

Über seine grundlegenden Ziele hinaus kann der vorliegende Vorschlag auch wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, um Interventionsstrategien zu leiten, die die motorische Funktion bei PD- und FHD-Patienten verbessern. Dieses Thema ist angesichts der steigenden Lebenserwartung in unserer Gesellschaft und der damit einhergehenden zunehmenden Inzidenz (insbesondere der Parkinson-Krankheit) von großer Relevanz. Der vorliegende Vorschlag kann auch dazu beitragen, Interventionsstrategien bei anderen Pathologien zu entwickeln, die mit Hemmungsdefiziten verbunden sind, einschließlich impulsiver Entscheidungsfindung (z. B. PD; Drogenabhängigkeit). Dieses Thema ist angesichts der Verbreitung solcher Pathologien in unserer heutigen Gesellschaft von großer Bedeutung.