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Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive technique which can be used to study different intracortical excitatory and inhibitory neuronal circuits in the intact human being. In the primary motor cortex, there are essentially three different TMS measures of inhibitory neuronal circuits as determined by paired-pulse TMS: short-interval intracortical inhibition (SICI), long-interval intracortical inhibition (LICI) and interhemispheric inhibition (IHI). It was hypothesized that SICI is a GABAA receptor mediated inhibition (Ilic et al., 2002) whereas LICI and IHI are mediated by GABAB receptors (Daskalakis et al., 2002; McDonnell et al., 2006). Additionally, it was shown that these inhibitory circuits interact negatively, possible due to presynaptic GABAB receptor mediated inhibition (Sanger et al., 2001; Daskalakis et al., 2002). Which neuronal populations exactly underlie SICI, LICI and IHI, is not completely clear and by which mechanism these inhibitory circuits interact has never been tested pharmacologically so far. Thus, the effects of a single oral dose of Diazepam (DZP), a specific positive allosteric modulator at the GABAA receptor, and of Baclofen (BAC), a specific GABAB receptor agonist, on SICI, LICI and IHI as well as their interactions were tested here in a randomized, placebo controlled, double-blinded crossover study. SICI significantly increased after intake of DZP whereas BAC did not change SICI. Conversely, LICI significantly increased after intake of BAC but did not change after intake of DZP. IHI showed only a trend towards a decrease after intake of DZP but no change after intake of BAC. The interactions IHI-SICI, LICI-IHI and LICI-SICI were all negative at baseline. SICI and IHI were partially suppressed in the presence of IHI and LICI, respectively, and SICI in the presence of LICI was almost completely blocked. BAC did not change any of these interactions, whereas DZP significantly increased SICI in the presence of LICI. This study is the first to examine by means of pharmacological testing the complex interactions between different inhibitory circuits in the human motor cortex. The effects of DZP and BAC on SICI and LICI confirmed the notion that SICI is a GABAA receptor mediated intracortical inhibition whereas LICI depends on GABAB receptor mediated neurotransmission. The pharmacology of IHI at short interstimulus intervals of < 20 ms (12 ms in this study) remains still inconclusive and warrants further investigation. Findings further suggest that SICI, LICI and IHI represent three different inhibitory neuronal circuits which can be tested non-invasively by means of paired-pulse TMS. Furthermore, the data support the idea that the negative interactions IHI-SICI, LICI-IHI and LICI-SICI are most likely due to presynaptic GABAB receptor mediated autoinhibition.
Die transcraniale Magnetstimulation (TMS) ist eine relativ neue Methode zur nicht invasiven und schmerzfreien Reizung des motorischen Cortex (M1). Mittels der TMS wurden die Reorganisationsmechanismen des kindlichen Zentralnervensystems nach einseitiger fokaler Schädigung des Motorcortex untersucht. Besondere Aufmerksamkeit galt den spezifischen Reorganisationsmechanismen in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Schädigung. Es wurden Kinder mit einer fokalen Läsion des motorischen Systems während des Vorschulalters/ frühen Schulalters und Kinder mit einer Schädigung während der Perinatalperiode untersucht. Allen Kindern war eine initial schwere neurologische Beeinträchtigung mit einer aktuell nur noch bestehenden diskreten oder latenten pathologisch-neurologischen Symptomatik gemein. Die nachgewiesenen Reorganisationsformen wurden des weiteren mit Literaturdaten von Probanden mit einer innerhalb des Erwachsenenalters erlittenen fokalen motorischen Läsion verglichen. Folgende Parameter wurden untersucht: kontralateral motorisch evozierte Potentiale (coMEP) mit Latenz, zentral motorische Überleitungszeit (ZML) und motorische Schwelle (MS), ipsilaterale motorisch evozierte Potentiale (ipsiMEP) mit Latenz und ipsilaterale silent period (ISP). Mittels dieser Studie konnte aufgezeigt werden, dass Kinder mit einer Schädigung während des Vorschulalters/ frühen Schulalters Reorganisationsformen besitzen, die charakterisiert sind durch eine erniedrigte MS, als Zeichen einer erhöhten Exzitabilität des geschädigten motorischen Kortex und durch eine über der paretischen Extremität fehlende ISP im Sinne einer verminderten inhibitorischen Wirkung des intakten auf den affektierten Cortex. Bei den Kindern mit einer Schädigung während der Perinatalperiode konnte einerseits, wie bei den Kindern mit einer Schädigung während des Vorschulalters/ frühen Schulalters die fehlende ISP über der paretischen Extremität, als Teil des Reorganisationsmechanismus nachgewiesen werden. Andererseits unter scheidet sich die funktionelle Reorganisation der Kinder mit einer Schädigung während der Perinatalperiode dahingegen, dass, als Konsequenz einer innerhalb der vulnerablen Phase erworbenen Schädigung, die MS erhöht, d.h. die Exzitabilität des affektierten Motorcortex erniedrigt ist. Zusätzlich konnten Reorganisationsmechanismen in Form von „cortical map plasticity“ und „neuronal plasticity“ mit verzögerten ipsiMEPs über der paretischen Extremität nachgewiesen werden. Diese verzögerten ipsilateralen Projektionen von der intakten Hemisphäre zur beeinträchtigten Extremität besitzen wertvolle Aufgaben in der Wiederherstellung der motorischen Funktionen und waren in dieser Form nur bei Kindern mit Läsionen in der Perinatalperiode evozierbar. Insgesamt konnte bei beiden Kindergruppen eine wesentliche Verbesserung der initial stark beeinträchtigten neurologischen Funktionen nachgewiesen werden. Im Gegensatz hierzu stehen die Defektzustände nach cerebralen Läsionen im Erwachsenenalter. Bei schlechtem neurologischen „outcome“ ist die motorische Schwelle über der defekten Hemisphäre erhöht und somit die Exzitabilität stark vermindert. Des weitern sind nur die mit einer schlechten funktionellen Reorganisation verbundenen schnellen ipsiMEPs bei den Patienten mit Läsionen im Erwachsenenalter, gegenüber den langsamen ipsiMEPs mit einer hervorragenden neurologischen Wiederherstellung bei den perinatal geschädigten Kindern, über der paretischen Extremität abzuleiten. Somit konnten altersspezifische, vom Schädigungszeitpunkt abhängige Reorganisationsmechanismen mit unterschiedlicher neurologischer Wiederherstellung nachgewiesen werden. Von besonderer Bedeutung sind die Ergebnisse dieser Studie, dass nicht nur zwischen den Reorganisationsformen des adulten und kindlichen Gehirns, sondern auch zwischen den Reorganisationsmechanismen eines Kindes im Vorschulalter und des, sich in der vulnerablen Phase befindlichen, unreifen perinatalen Gehirns zu differenzieren ist.
In der vorliegenden Untersuchung wurden an 35 gynäkologischen Patientinnen die Unterschiede zwischen Desfluran und Isofluran auf das EEG-Frequenzverhalten, die SEF 95% und die somatosensorisch evozierten Potentiales des N. medianus untersucht. Dabei wurden die Einflüsse steigender Narkosegaskonzentrationen und nocizeptiver Reize sowie die Veränderungen in der Aufwachphase auf die oben genannten Parameter verglichen. Die Untersuchung wurde als prospektive und randomisierte Studie durchgeführt. Es konnte der Nachweis geführt werden, dass es keinen Anhalt für Unterschiede in der Beeinflussung der EEG-Parameter Powerspektrum und SEF 95%, sowie der somatosensorisch evozierten Potentiale zwischen Desfluran und Isofluran gibt. Dies gilt für equipotente Narkosegaskonzentrationen ebenso wie für die Unterdrückung nocizeptiver Reize. Anders stellt sich das Bild in der Aufwachphase dar. Dort führt die langsamere Eliminierung des Isofluran zu einer Aktivierung im EEG mit einer starken Ausprägung der beta-Wellen. Einen Einfluss auf klinische Befunde wie Vigilanz, Schmerzempfindung oder Entlassung aus dem Aufwachraum durch diese EEG-Veränderungen ließ sich bei den von uns untersuchten Patienten nicht nachweisen, jedoch konnte in anderen Studien eine Verbesserung der Wiederkehr kognitiver Funktionen besonders bei älteren Patienten nach Desflurannarkosen im Vergleich zu Isoflurannarkosen beobachtet werden [35]. Diese Beobachtung lässt sich durch die Veränderungen in der EEG-Frequenzanalyse mit einem Frequenzmuster wie unter Sedierung erklären.
Hintergrund und Zielsetzung: Die Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) mit einem klinisch sehr heterogenen Erscheinungsbild. Sie ist durch zeitlich und örtlich disseminiert auftretende Entmarkungsherde hauptsächlich in der weißen Substanz gekennzeichnet. Obwohl die Läsionen im gesamten ZNS auftreten, ist u. a. das Corpus Callosum (CC) frühzeitig und häufig betroffen. Oft ist es erst nach vielen Jahren möglich, den weiteren Verlauf der Erkrankung abzuschätzen. Allerdings ist die Entzündungsaktivität im Frühstadium der MS stärker als im späteren Verlauf. Daher ist es wichtig, gerade zu Anfang der MS einen Frühmarker zu haben, um schon entsprechend früh mit einer krankheitsmodifizierenden Behandlung beginnen zu können, um Behinderungen möglichst gering zu halten. Die vorliegende Arbeit fokussiert auf jene Fasern des CCs, die die beiden motorischen Areale (M1) verbinden, denn die Intaktheit des motorischen CCs ist ausschlaggebend für bimanuelle Bewegungen. Diese transkallosalen motorischen Verbindungen (TMVs) im humanen CC liegen weiter kaudal als beim Rhesusaffen. Unbeantwortet blieb bisher die Frage, ob auch beim Menschen die TMVs, ähnlich wie beim Rhesusaffen, eine somatotope Organisation im CC aufweisen. Ziel der vorliegenden Arbeit war, in einem multimodalen integrativen Ansatz das motorische CC auf struktureller sowie funktioneller und behavioraler Ebene bei gesunden Probanden sowie Multiple Sklerose Patienten zu untersuchen. Methoden: 12 gesunde Probanden und 13 Patienten mit Multipler Sklerose wurden untersucht. Die Untersuchungen umfassten Bildgebung mit Magnet Resonanz Tomographie (MRT) und funktioneller MRT (fMRT) zur Identifizierung der funktionellen Areale von Händen, Füßen und Lippen im M1 und diffusionsgewichtete MRT/Diffusions-Tensor MRT (DTI) zur Feststellung der fraktionalen Anisotropie (FA)-Werte und der Hauptdiffusionsrichtung von Wasser. Mithilfe der DTI konnten die Faserverläufe in jedem Voxel bestimmt werden. Dies war die Grundlage für die ebenfalls durchgeführte Fasertraktographie. In mehreren Traktographieschritten wurden die Fasern, die über das CC die Areale der Hände, Füße und Lippen im M1 verbinden, sichtbar gemacht. So konnten gezielt die FA-Werte im CC gemessen und die Lage der Faserbündel bestimmt werden. Desweiteren wurde die interhemisphärische Inhibition (IHI) zwischen den Handarealen von M1 als Maß für die effektive Konnektivität des CC mittels transkranieller Magnetstimulation (TMS) in einem etablierten Doppelpuls-TMS-Protokoll untersucht. In einem weiteren Versuchsteil wurden behaviorale Tests durchgeführt. Elektromyographische Spiegelaktivität wurde bei einer unimanuellen Aufgabe im homonymen Muskel der „Spiegelhand“ als Maß für interhemisphärische motorische Hemmung untersucht. Koordinationstests umfassten die bimanuelle temporale Koordination (BTK) mittels bimanuellem Fingertapping und Labyrinth-Test. Durch schnellstmögliches Fingertappen mit dem rechten, dem linken und simultan mit beiden Zeigefingern wurde sowohl uni- als auch bimanuelle Koordination und Schnelligkeit überprüft. Resultate: Die Hand- und Fuß-TMVs befanden sich durchweg im posterioren Truncus und/oder dem Isthmus des CC mit den Hand-TMVs etwas mehr ventral und anterior der Fuß-TMVs. Bei einem Probanden konnten die Lippenfasern dargestellt werden, die am weitesten anterior lagen und bis in den anterioren Truncus reichten. Bei der Analyse der FA-Werte der Hand-TMVs lagen die Werte der Patienten durchschnittlich signifikant niedriger als die der Kontrollen. Die IHI bei kurzem Interstimulus-Intervall (SIHI) war bei Patienten signifikant erniedrigt im Vergleich zu den Kontrollen, die IHI bei langem Interstimulus-Intervall (LIHI) war dagegen zwischen den Gruppen nicht unterschiedlich. Bei der elektromyographischen Spiegelaktivität zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen sondern lediglich ein Trend zu höheren Werten bei den Gesunden. Bei der BTK hielten die Patienten die Phasenrelationen genauer ein mit einer geringeren Streuung als die Kontrollen. Beim Labyrinth-Versuch und beim schnellstmöglichen Fingertappen zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen. Die lineare Regressionsanalyse zeigte bei den Kontrollen eine signifikante Korrelation zwischen den mittleren FA-Werten der Hand-TMVs und der Stärke der SIHI. Bei den Patienten zeigte sich keine solche Korrelation. Zwischen SIHI bzw. LIHI und elektromyographischer Spiegelaktivität wurden bei den Kontrollen nicht aber bei den Patienten inverse Korrelationen gefunden. Schlussfolgerung: Durch die Kombination der verschiedenen Untersuchungsmethoden konnte die frühzeitige Schädigung des CCs bei MS auf verschiedenen Ebenen nachgewiesen und gleichzeitig die Möglichkeit einer nicht-invasiven Verlaufskontrolle geschaffen werden, die eine frühe Abschätzung des weiteren Verlaufes der MS ermöglichen kann. Dies wird aktuell in einem longitudinalen Versuchsdesign weiter untersucht.
The role of gamma oscillatory activity in magnetoencephalogram for auditory memory processing
(2010)
Recent studies have suggested an important role of cortical gamma oscillatory activity (30-100 Hz) as a correlate of encoding, maintaining and retrieving auditory, visual or tactile information in and from memory. It was shown that these cortical stimulus representations were modulated by attention processes. Gamma-band activity (GBA) occurred as an induced response peaking at approximately 200-300 ms after stimulus presentation. Induced cortical responses appear as non-phase-locked activity and are assumed to reflect active cortical processing rather than passive perception. Induced GBA peaking 200-300 ms after stimulus presentation has been assumed to reflect differences between experimental conditions containing various stimuli. By contrast, the relationship between specific oscillatory signals and the representation of individual stimuli has remained unclear. The present study aimed at the identification of such stimulus-specific gamma-band components. We used magnetoencephalography (MEG) to assess gamma activity during an auditory spatial delayed matching-to-sample task. 28 healthy adults were assigned to one of two groups R and L who were presented with only right- or left-lateralized sounds, respectively. Two sample stimuli S1 with lateralization angles of either 15° or 45° deviation from the midsagittal plane were used in each group. Participants had to memorize the lateralization angle of S1 and compare it to a second lateralized sound S2 presented after an 800-ms delay phase. S2 either had the same or a different lateralization angle as S1. After the presentation of S2, subjects had to indicate whether S1 and S2 matched or not. Statistical probability mapping was applied to the signals at sensor level to identify spectral amplitude differences between 15° and 45° stimuli. We found distinct gamma-band components reflecting each sample stimulus with center frequencies ranging between 59 and 72 Hz in different sensors over parieto-occipital cortex contralateral to the side of stimulation. These oscillations showed maximal spectral amplitudes during the middle 200-300 ms of the delay phase and decreased again towards its end. Additionally, we investigated correlations between the activation strength of the gamma-band components and memory task performance. The magnitude of differentiation between oscillatory components representing 'preferred' and 'nonpreferred' stimuli during the final 100 ms of the delay phase correlated positively with task performance. These findings suggest that the observed gamma-band components reflect the activity of neuronal networks tuned to specific auditory spatial stimulus features. The activation of these networks seems to contribute to the maintenance of task-relevant information in short-term memory.
Der Schreibkrampf ist eine Form der fokalen Dystonie, die durch unwillkürliche Verkrampfungen der Hand beim Schreiben gekennzeichnet ist, wobei es zu abnormen und funktionell beeinträchtigenden Fehlstellungen kommen kann. Hinsichtlich der Pathophysiologie vermutet man neben einer defizienten sensomotorischen Integration eine abnorme kortikale Plastizität. So findet sich bei Schreibkrampf-Patienten eine abnorm verstärkte PAS-induzierte LTP-ähnliche Plastizität (Quartarone et al., 2003). Diese weist wie auch die LTD-ähnliche Plastizität einen Verlust der somatotopen Spezifität auf: Veränderungen der motorkortikalen Erregbarkeit können im Gegensatz zu Gesunden auch durch PAS mit nicht-homologer peripher-elektrischer Stimulation induziert werden (Weise et al., 2006). Darüber hinaus scheint die für das Gleichgewicht von neuronalen Netzwerken notwendige homöostatische Metaplastizität beim Schreibkrampf gestört zu sein, wenn die Interaktion zwischen zwei aufeinanderfolgenden TMS-Protokollen getestet wird, die LTP- und LTD-ähnliche Plastizität hervorrufen (Quartarone et al., 2005). Da es sich beim motorischen Lernen um einen LTP-abhängigen Prozess handelt, war zu vermuten, dass dessen homöostatische Regulierung beim Schreibkrampf ebenfalls gestört ist. Diese Hypothese ist Ausgangspunkt der vorliegenden Untersuchungen. Hierfür wurde die als Modell für assoziative LTP- und LTD-ähnliche Plastizität beim Menschen entwickelte PAS bei 10 Schreibkrampf-Patienten und 10 gesunden bezüglich Alter und Geschlecht angepassten Probanden angewandt. Verschiedene PAS-Protokolle, die entweder eine LTP-ähnliche Steigerung (PAS25ms), eine LTD-ähnliche Reduzierung (PAS10ms) oder keine Veränderung (PAS100ms) der Motorkortex-Exzitabilität induzieren, wurden kombiniert mit einem nachfolgenden motorischen Training, bei dem die Teilnehmer schnellstmögliche Daumenabduktionsbewegungen der rechten Hand über einen Zeitraum von 2x15 Minuten durchführen mussten. Bei den gesunden Probanden führte eine Konditionierung durch PAS25ms- und PAS10ms-Protokolle zu einer homöostatischen Regulierung nachfolgender übungsabhängiger Plastizität mit einer Verschlechterung des motorischen Lernens nach dem fazilitierenden PAS25ms-Protokoll und einer Verbesserung des motorischen Lernens nach einem inhibierenden PAS10ms-Protokoll. Bei den Schreibkrampf-Patienten konnte diese homöostatische Metaplastizität nicht nachgewiesen werden. Zusätzlich korrelierte das Ausmaß dieser Störung (Verlust der Herunterregulierung motorischen Lernens nach Konditionierung mit PAS25ms) mit dem klinischen Schweregrad der Dystonie als behavioralem Korrelat, so dass mit den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit die Hypothese gestützt werden kann, dass eine gestörte homöostatische Metaplastizität eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie des Schreibkrampfes spielt. Inwieweit sich hieraus auch therapeutische Implikationen bzw. Strategien ableiten lassen, soll in weiteren Studien überprüft werden.
Die Ergebnisse der vorgelegten Arbeit zeigen die reproduzierbare Induktion assoziativer L TP- und L TD-ähnlicher Plastizität im Motorkortex des Menschen, mit Hilfe eines IPAS-Reizprotokolls (Interventional Paired Associative Stimulation) aus 200 gepaarten Stimuli a 0,25 Hz. Die gepaarten Stimuli bestehen aus einem elektrischen afferenten Reiz des Nervus medianus und einem transkraniellen magnetischen Stimulus über dem Motorkortexareal des Musculus abductor pollicis brevis. Dabei bestätigt sich die Bedeutsamkeit assoziativer (zeitlich gekoppelter) synaptischer Ereignisse zur plastischen Modifikation neuronaler Verbindungen durch den Nachweis signifikanter fazilitatorischer Effekte in Form von vergrößerten elektromyographisch ableitbaren motorisch evozierten Potentialen (MEP) nach Intervention mit zeitgleich an Neuronen im Motorkortex auftretenden afferenten und efferenten Stimuli (Interstimulusintervall= 0 ms). Außerdem konnte mit einem analogen Reizprotokoll, die bisher nur aus tierexperimentellen Simulationsdaten bekannte assoziative LTD-ähnliche Plastizität signifikant reproduziert werden. Hierbei geht der TMS-Stimulus dem afferenten Stimulus um 5 ms voraus (Interstimulusintervall = -5 ms), was zu einer signifikanten Verkleinerung der MEP-Amplituden nach der Intervention führt. Beide Befunde untermauern das bereits bekannte Konzept der STDP (Spike Timing-Dependent Plasticity). Als wichtige Evidenz für die Beteiligung LTP- und LTD-ähnlicher Plastizität beim Erlernen neuer motorischer Fertigkeiten gilt die lediglich aus tierexperimentellen Arbeiten bekannte signifikante Abnahme der Induzierbarkeit LTP-ähnlicher Plastizität gepaart mit der signifikanten Zunahme der Induzierbarkeit LTD-ähnlicher Plastizität nach wiederholtem Training einfacher fein motorischer Bewegungsmuster, als Ausdruck eines konstant gebliebenen "synaptic modification range". Dies konnte hier durch analoge Versuche mit Training von repetitiven ballistischen Daumenabduktionen erstmals auch am Menschen nachgewiesen werden. Neue Erkenntnisse über die plastische Modellierbarkeit des adulten menschlichen Gehirns bereiten den Weg für neue Therapie- und Rehabilitationsverfahren für Schlaganfall- und andere.neurologische Patienten.
Die monosynaptische Projektion vom primärmotorischen Kortex zu den a-Motoneuronen im Vorderhorn des Rückenmarks wird als kortikomotoneuronales System bezeichnet. Unter allen Säugern ist es beim Menschen am besten entwickelt. Es gibt starke Belege dafür, dass das kortikomotoneuronale System von entscheidender Bedeutung für die Befähigung zur Durchführung von geschickten separaten Fingerbewegungen ist. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob das Ausmaß dieses kortikalen Inputs an spinalen Motoneuronen für die drei kleinen Handmuskeln M. interosseus dorsalis I (IOD 1), M. abductor digiti minimi (ADM) und M. abductor pollicis brevis (APB) entsprechend ihrer verschiedenen funktionellen Bedeutung unterschiedlich ist. In Experiment I wurde die Exzitation der drei kleinen Handmuskeln bei gesunden Probanden durch die neue Penta-Stimulations-Technik (PST) gemessen. Die PST ist eine Ausweitung der Triple-Stimulations-Technik (TST). Die TST wurde entwickelt, um denjenigen Anteil von a-Motoneuronen quantifizieren zu können, der durch transkranielle magnetische Stimulation (TMS) des primärmotorischen Kortex zur Entladung gebracht wird. Die Technik löst das Problem der Desynchronisation von motorisch evozierten Potentialen (MEP) durch zwei Kollisionen im Verlauf des peripheren Nervs. Dadurch koppelt sie die zentrale an die periphere Erregungsleitung. Zusätzlich zu den drei Reizungen in der TST werden in der PST zwei weitere Stimulationen appliziert: Der „nicht interessierende Nerv“ (d.h. N. medianus für die Zielmuskeln IOD 1 und ADM; N. ulnaris für den APB) wird zweimalig am Handgelenk stimuliert. Daraus resultiert eine vollständige Kollision der im „nicht interessierenden Nerv“ deszendierenden durch TMS und die elektrische Plexusreizung aus gelösten Erregungen. Das erlaubt die Elimination der Volumenleitung von benachbarten Muskeln, die von diesem Nerv innerviert werden. Dies ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn Thenarmuskeln untersucht werden, weil dort von N. medianus und N. ulnaris versorgte Muskeln eng benachbart lokalisiert sind. Das wesentliche Ergebnis des PST Experiments war eine signifikant gößere PST Antwort für den IOD 1 im Vergleich zum ADM und APB. In Experiment II wurden single motor unit Ableitungen durchgeführt. Diese Technik ermöglicht es, die Amplitude der an spinalen Motoneuronen durch TMS und elektrische Stimulation der Muskelspindelafferenzen (Ia Fasern) evozierten mittleren zusammengesetzten exzitatorischen postsynaptischen Potentiale (cEPSP) abzuschätzen. Die single motor unit Ableitungen ergaben eine höhere durchschnittliche Amplitude des TMS induzierten cEPSP für den IOD 1 im Vergleich zum APB und ADM. Schließlich wurde die maximale Frequenz von verschiedenen willkürlichen aktiven Fingerbewegungen in Experiment III gemessen. Die durchschnittliche maximale Frequenz war höher für die Zeigefingerabduktion (überwiegend vermittelt durch IOD 1), als für Daumenabduktion (APB) und Kleinfingerabduktion (ADM). Die individuellen Unterschiede in der maximalen Frequenz der drei Bewegungen korrelierten mit den individuellen Unterschieden in den PST-Untersuchungen. Die erhobenen Ergebnisse zeigen, dass die Stärke des ortikomotoneuronalen Systems für die drei untersuchten kleinen Handmuskeln unterschiedlich ist und weisen darauf hin, dass sich daraus direkte funktionelle Konsequenzen für die Fähigkeit zur Durchführung von separaten Fingerbewegungen ergeben.
Aim: The aim of this study was to measure cortico-cortical connectivity in multiple sclerosis (MS) patients by TMS-evoked potential (TEP) latencies in EEG evoked by transcranial magnetic stimulation (TMS) of the hand area of the primary motor cortex of one hemisphere. TEPs were recorded on the stimulated- and at the homologue site in the non-stimulated contralateral hemisphere. Both interhemispheric directions were tested. Interhemispheric latencies of the two main reproducible TEPs, the positive component at 60 ms and the negative component at 100 ms (P60 and N100, respectively), were expected to be significantly prolonged in MS-patients compared to healthy volunteers.
Material and methods: The study compared interhemispheric propagation of P60 and N100 in groups of 12 patients with early-stage relapsing-remitting MS (RRMS) and 16 age- and gender-matched healthy controls. The study was approved by the Ethics Committee of the Medical Faculty of the Goethe-University of Frankfurt/Main and conformed to the latest revision of the Declaration of Helsinki of 2008. TEPs were recorded by means of EEG and their latencies were statistically evaluated in 10 channels around the stimulation site and in 10 corresponding electrodes in the non-stimulated contralateral hemisphere. Interhemispheric conduction time was calculated by the difference of TEP latency in non-stimulated vs. stimulated hemisphere.
Results: An ANOVA on interhemispheric conduction time showed a significant prolongation for the N100 from left to right hemisphere in MS compared to controls, while no group differences were found for the P60 and the N100 from right to left hemisphere.
Conclusion: The results provide first evidence that the N100 may constitute an interesting marker to measure interhemispheric conduction delays in early-stage RRMS. The specificity of the present finding and its relation to fiber tract pathology should be examined in further correlative analyses with diffusion tensor imaging and other structural MRI data.
