Wirkung von taVNS auf die Hirnstammaktivierung bei Patienten mit früher und später Parkinson-Krankheit – eine fMRT-Studie

Teilnehmer:

40 Teilnehmer mit der Diagnose Parkinson-Patienten im Alter von > 45 Jahren werden eingeschlossen. Die Patienten werden aus ambulanten und stationären Kliniken rekrutiert. Die Parkinson-Krankheit wird gemäß den Kriterien der UK PD Society Brain Bank diagnostiziert: 20 Patienten mit Parkinson im Frühstadium und 20 Patienten mit Parkinson im Spätstadium. Einschlusskriterien: (1) entweder HY-Stadium 1–2 (n=20) oder HY-Stadium 3–4 (n=20); (2) Fähigkeit, mindestens 2 Minuten lang selbstständig zu gehen; (3) kognitive Beeinträchtigung, die die Zusammenarbeit bei Tests verhindern könnte (4) stabile Antiparkinson-Medikamente während des letzten Monats. Ausschlusskriterien: (1) medikamentenresistenter Ruhetremor oder Dyskinesien; (2) Vorgeschichte von Anfällen; (3) implantierte medizinische Geräte oder Metallimplantate; (5) Schwangerschaft; (6) Klaustrophobie; (7) alle Umstände, die den Patienten daran hindern würden, eine Stunde lang still in Rückenlage zu liegen (d. h. Muskelschmerzen, degenerative Gelenkerkrankungen…).

TaVNS:

Am linken Ohr wird eine nichtinvasive Elektrostimulation durchgeführt. Die Elektrode wird in den Beckenmuscheln positioniert, Strom wird jedoch nur während taVNS und nicht während xVNS angelegt. Sowohl taVNS als auch xVNS wurden über die Nemos®-Elektrode mit den folgenden Parametern appliziert: quadratischer pseudobiphasischer Puls, Interpulsdauer 80 μs, Pulsbreite 300 μs, Pulsintensität 0,1 mA über der Wahrnehmungsschwelle (Abbildung 1). taVNS25 wird bei 25 Hz und taVNS100 bei 100 Hz angewendet. Die Intensität jeder einzelnen Stimulation wird zu Beginn des Experiments für jeden Teilnehmer angepasst. Die Reihenfolge der Stimulation wird erst durch die automatisierte Daten- und statistische Analyse bekannt gegeben.

MRT-Datenerfassung

Die MRT wird im Zentrum für klinische Physiologie der Medizinischen Fakultät in Ljubljana (Center za klinično fiziologijo; CKF) mit einem 3T Philips Achieva 3TX dStream (Best, Niederlande) durchgeführt.

Die Forscher werden hochauflösende T1-gewichtete und T2-gewichtete (0,7 x 0,7 x 0,7 mm^3) Gehirnvolumina erfassen. Der Bereich des Hirnstamms und des Kleinhirns wird mithilfe einer T1-gewichteten spektralen Vorsättigung mit Inversion Recovery (SPIR)-Sequenz gescannt, um den Kontrast von Neuromelaninstrukturen zu verbessern (und LC besser abzugrenzen). Die drei Strukturscans werden mit 3 Zeitfenstern unterbrochen, die 3 8-minütige Blockdesign-Sitzungen mit blutsauerstoffgehaltsabhängigem (BOLD MRI; fMRI) (~1,75 mm^3 isometrischem Voxel) enthalten. Während jedes Zeitfensters erhalten die Teilnehmer einen anderen Typ der Stimulation (taVNS,25, taVNS100 und xVNS). Um etwaige Verschleppungseffekte zu reduzieren, werden die Forscher die Reihenfolge der 3 fMRT-Sitzungen randomisieren.

Der Zeitplan der gesamten Bildgebungssitzung würde wie folgt aussehen: Übersichtsscan – Slot 1 – T1 – Slot 2 – T2 – Slot 3 – Neuromelanin-Sequenz. Die Sitzung sollte bis zu 60 Minuten dauern. T1-gewichtete Bilder werden zunächst mithilfe von DARTEL, implementiert in SPM12, in graue, weiße und Liquor-Gewebekompartimente segmentiert. Dies ermöglicht auch eine räumliche Normalisierung und Co-Registrierung im Standard-MNI-Raum. Bilder von anderen Modalitäten werden zunächst in T1-gewichteten Strukturscans und neben der MNI-Vorlage als Sekundärbilder unter Verwendung des identischen Transformationsalgorithmus mitregistriert. Anhand der fMRT-Daten analysieren die Forscher (i) Hirnstammaktivierungsmuster (ROI-Analyse); und (ii) Blockdesign-Konnektivität zwischen NTS- und ZNS-Strukturen. fMRT-Analysen werden mit AFNI-Tools (Analysis of Functional NeuroImages) durchgeführt.