@phdthesis{Eskandar2008,
  author    = {Eskandar, Kevin},
  title     = {Langzeitdepressions-{\"a}hnliche Minderung kortikospinaler Exzitabilit{\"a}t durch ein assoziatives Paarstimulationsprotokoll : Methodische Untersuchungen und neurophysiologisches Mapping},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36245},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Neuronale Plastizit{\"a}t ist die Voraussetzung f{\"u}r Lernen und Erinnerung. Sie wurde in einer Reihe von Experimenten am Menschen und am Tier eindrucksvoll demonstriert. Das zugrunde liegende Prinzip neuronaler Plastizit{\"a}t ist die Modulierbarkeit synaptischer {\"U}bertragungseffizienz. Diese kann im Sinne einer Langzeitpotenzierung (LTP) sowohl hinauf als auch im Sinne einer Langzeitdepression (LTD) herab reguliert werden. Von besonderem Interesse im Allgemeinen und f{\"u}r diese Arbeit ist das Prinzip der assoziativen LTD: Wirkt auf das postsynaptische Neuron zun{\"a}chst ein starker depolarisierender Reiz und danach in enger zeitlicher Kopplung ein schwacher nicht depolarisierender Reiz so kommt es in der Folge zu einer Erniedrigung der synaptischen {\"U}bertragungseffizienz. F{\"u}r den menschlichen Motorkortex wurde ein experimentelles Protokoll entwickelt, dass mit Hilfe etablierter neurophysiologischer Methoden eine Ver{\"a}nderung der synaptischen {\"U}bertragungseffizienz im Sinne eines LTD-{\"a}hnlichen Ph{\"a}nomens bewirkt: beinahe synchrone und repetitive Kopplung peripherer N. medianus Stimulation (entspricht dem nicht depolarisierenden Reiz) und kontralateraler transkranieller Magnetstimulation (entspricht dem depolarisierenden Reiz) f{\"u}hrt zu einer signifikanten Amplitudenreduktion der magnetisch evozierbaren Potentiale (MEP) des M. abductor pollicis brevis (APB). Voraussetzung f{\"u}r die Effektivit{\"a}t der assoziativen Paarstimulation (PAS-Protokoll) ist, dass der depolarisierende Reiz wenige Millisekunden vor dem nicht depolarisierenden Reiz auf die synaptischen Verbindungen des zentralen APB-Repr{\"a}sentationsareals einwirkt. Das Ziel dieser Arbeit war es zun{\"a}chst durch Optimierung der im PAS-Protokoll etablierten Stimulationsparameter die Robustheit und das Ausmaß der erzeugten Exzitabilit{\"a}tsminderung im APB-Kortexareals zu steigern. Untersucht wurde erstens der Einfluss der Steigerung der Frequenz, sowie zweitens der absoluten Zahl applizierter Paarreize. Drittens wurde untersucht ob ein optimaler Wirkzeitabstand zwischen den beiden assoziativen Stimuli besteht: Eine Synchronisierung des Intervalls zwischen den beiden Paarreizen durch Normierung auf die individuelle K{\"o}rperl{\"a}nge f{\"u}hrt zu einem konstanten Wirkzeitabstand innerhalb der synaptischen Verbindungen des zentralen APB-Repr{\"a}sentationsareales. Dies erlaubt eine systematische Untersuchung des optimalen Wirkzeitabstandes der assoziativen Paarreize unabh{\"a}ngig von der individuellen K{\"o}rperl{\"a}nge. Mit einem so optimierten PAS-Protokoll wurde der zweite Teil der Arbeit durchgef{\"u}hrt: In den eben beschriebenen Vorversuchen wurde die {\"A}nderung der kortikomuskul{\"a}ren Exzitabilit{\"a}t durch Vergleich der durchschnittlichen MEP-Amplituden des Punktes der Sch{\"a}deldecke, von dem aus eine maximale Reizantwort im Zielmuskel erzeugbar war bestimmt. Um jedoch eine m{\"o}glichst umfassende Aussage {\"u}ber die Ver{\"a}nderung kortikomuskul{\"a}rer Exzitabilit{\"a}t treffen zu k{\"o}nnen, wurde ein etabliertes Kartierungsverfahren verwendet, das eine Darstellung des APB-Repr{\"a}sentationsareales als zweidimensionale Karte erm{\"o}glicht. Mit Hilfe dieser Mapping-Untersuchung sind Aussagen {\"u}ber die r{\"a}umliche Dimension der Ver{\"a}nderungen kortikomuskul{\"a}rer Exzitabilit{\"a}t m{\"o}glich, die {\"u}ber den einfachen Vergleich der an einem Punkt gewonnenen Amplituden hinausgehen. In dieser Arbeit gelang die Induktion kortikaler Plastizit{\"a}t im Sinne assoziativer LTD-{\"a}hnlicher Plastizit{\"a}t. Aus unseren Ergebnissen l{\"a}sst sich ableiten, dass weder durch eine Erh{\"o}hung der Frequenz noch der Anzahl der Paarstimuli eine wesentliche Steigerung des LTD-{\"a}hnlichen Ph{\"a}nomens zu erzeugen ist. Diesen Umstand f{\"u}hren wir im Wesentlichen auf eine Art Grenzwert der Modulierbarkeit kortikomuskul{\"a}rer Exzitabilit{\"a}t zur{\"u}ck. Die grunds{\"a}tzliche M{\"o}glichkeit, dass mentale Konzentration auf die in das PAS-Protokoll involvierten Muskeln eine bedeutsamere Rolle f{\"u}r das Ausmaß der induzierten Plastizit{\"a}t spielen k{\"o}nnte als die Intensit{\"a}t der assoziativen Induktion, wurde er{\"o}rtert. Durch einen Normierungsprozess auf die individuelle K{\"o}rpergr{\"o}ße kristallisiert sich ein definiertes Fenster der zeitlichen Kopplung der beiden assoziativen Reize mit optimaler LTD-{\"a}hnlicher Plastizit{\"a}t heraus. Bei selektiver Betrachtung einer Subgruppe der Mapping-Untersuchung ergaben sich Hinweise darauf, dass die r{\"a}umliche Verteilung der Exzitabilit{\"a}t durch ein optimiertes PAS-Protokoll ver{\"a}ndert wird. Diese Hinweise sind mit der Annahme zu vereinbaren, dass durch ein exzitabilit{\"a}tsminderndes PAS-Protokoll aktive Synapsen deaktiviert werden k{\"o}nnen. M{\"o}gliche Ursachen f{\"u}r die vergleichsweise schlechte Reproduzierbarkeit der Plastizit{\"a}tsergebnisse bei kumulativer Betrachtung aller Mapping-Experimente wurden diskutiert.},
  subject      = {Mapping <Medizin>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wirsching2019,
  author    = {Wirsching, Isabelle},
  title     = {LTD-artige zentralmotorische Plastizit{\"a}t im Schubereignis bei Patienten mit Multipler Sklerose},
  doi       = {10.25972/OPUS-18003},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-180036},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die Multiple Sklerose ist eine chronisch entz{\"u}ndliche Erkrankung des zentralen Nervensystems. Durch ein komplexes Zusammenspiel von Genetik, Autoimmunvorg{\"a}ngen und proinflammatorischen Prozessen kommt es zur Demyelinisierung sowie zu axonalen Sch{\"a}den und kortikalen L{\"a}sionen (Calabrese et al., 2010; Ciccarelli et al., 2014; International Multiple Sclerosis Genetics et al., 2011; Leray et al., 2015). In den Industriel{\"a}ndern ist diese Erkrankung eine der h{\"a}ufigsten Ursachen f{\"u}r langfristige Behinderung bereits im fr{\"u}hen Lebensalter (Flores-Alvarado, Gabriel- 46 Ortiz, Pacheco-Mois, \& Bitzer-Quintero, 2015). Die Diskrepanz allerdings zwischen klinischer Symptomatik und den Befunden der Bildgebung (Barkhof, 2002) gibt Anlass daf{\"u}r, Adaptionsm{\"o}glichkeiten detailliert zu erforschen. Vorg{\"a}nge der Neuroplastizit{\"a}t mit LTP und LTD als Basismechanismen erscheinen dabei zunehmend Beachtung zu finden (Dayan \& Cohen, 2011; Zeller et al., 2011). Welche Rolle diese Prozesse allerdings im akuten Schub, w{\"a}hrend der h{\"a}ufig stark ausgepr{\"a}gten Symptomatik, insbesondere aber auch w{\"a}hrend ihrer R{\"u}ckbildung spielen, bleibt bisher weitgehend ungekl{\"a}rt. Eine Untersuchung zu stimulationsinduzierter LTP-artiger Plastizit{\"a}t im Schub deutete auf einen m{\"o}glichen Zusammenhang zwischen Ausmaß der Symptomr{\"u}ckbildung und PAS25-induziertem LTP-Effekt hin (Mori et al., 2014). In der vorliegenden Arbeit wurde komplement{\"a}r hierzu die stimulationsinduzierte LTD-artige Plastizit{\"a}t bei 19 MS- bzw. CIS-Patienten w{\"a}hrend des steroidbehandelten akuten Schubes untersucht. Als Kontrollgruppe wurden alters- und geschlechtsgematchte gesunde Probanden untersucht. Die Messungen wurden mithilfe eines Protokolls der assoziativen Paarstimulation durchgef{\"u}hrt. Paarstimulation wird die Kombination aus der peripher elektrischen und transkraniell magnetischen Stimulation genannt. Das in unserer Studie verwendete Protokoll sieht ein Interstimulusintervall von 10ms vor (PAS10). Der Effekt der Paarstimulation wird durch Messungen der Exzitabilit{\"a}t des motorischen Kortex mittels motorisch evozierter Potenziale (MEP) jeweils vor und nach der Intervention gemessen. Bei den MS-Patienten wurden diese Daten zum Zeitpunkt des Schubes (t1) und 12 Wochen danach (t2) erhoben; die gesunden Kontrollen wurden nur einmal gemessen. Daneben wurde bei den Schubpatienten zur Quantifizierung der klinischen Symptomatik jeweils zum ersten und zum zweiten Zeitpunkt der MSFC erhoben. Die MS-Patienten zeigten im akuten MS-Schub im Gegensatz zu der Kontrollgruppe aus Gesunden keinen LTD-artigen, sondern einen inversen, sprich einen signifikant LTP-artigen Effekt; dieser war zum Zeitpunkt t2 nicht mehr zu erkennen. Der Unterschied zwischen den PAS10-Effekten der MS- und der Kontrollgruppe war ebenfalls signifikant. Der Vergleich der MSFC-Werte der MS-Gruppe zwischen t1 und t2 erbrachte eine signifikante klinische Besserung. Eine signifikante Korrelation zwischen 47 den neurophysiologischen und klinischen Daten bzw. ihren Ver{\"a}nderungen zwischen t1 und t2 zeigte sich nicht. Diese Ergebnisse untermauern und erweitern bereits bestehende Hinweise, dass w{\"a}hrend der akuten Inflammationsprozesse des MS-Schubes ver{\"a}nderte Voraussetzungen f{\"u}r die Induzierbarkeit von Plastizit{\"a}t gegeben sind. Nicht nur, wie bereits gezeigt, die LTP-artige, sondern offenbar auch die LTD-artige assoziative Plastizit{\"a}t zeigt sich stark von den humoralen Ver{\"a}nderungen im steroidbehandelten Schub beeinflusst. Weitere Studien in st{\"a}rker vorselektierten Patientengruppen sollten der Frage nachgehen, inwieweit LTD-artige Plastizit{\"a}t sich in verschiedenen Subgruppen mit unterschiedlichen Schubsymptomen unterscheidet. Des Weiteren ist der Frage weiter nachzugehen, ob LTD-artige Plastizit{\"a}t funktional zur Adaption im Rahmen des Schubereignisses notwendig ist und inwieweit deren Unterdr{\"u}ckung bzw. Ersatz durch Langzeitpotenzierung potenziell einer Adaption im Wege steht. Sollten potenzielle Folgestudien best{\"a}tigen, dass LTD- und LTP-artige Plastizit{\"a}t im Schub m{\"o}glicherweise h{\"a}ufig dysfunktional ausgepr{\"a}gt ist und einer optimalen Regeneration entgegensteht, w{\"a}ren daraus praktische Implikationen zu ziehen. Die Entwicklung neuer Trainingsprogramme oder elektrophysiologischer Konzepte k{\"o}nnte ein n{\"a}chstes Ziel dieses Forschungszweiges sein, um potenziell dysfunktionale Plastizit{\"a}t zu vermeiden und physiologische Prozesse bereits im Schub zu f{\"o}rdern.},
  subject      = {Neuronale Plastizit{\"a}t},
  language  = {de}
}
@article{ZellerDangWeiseetal.2012,
  author    = {Zeller, Daniel and Dang, Su-Yin and Weise, David and Rieckmann, Peter and Toyka, Klaus V. and Classen, Joseph},
  title     = {Excitability decreasing central motor plasticity is retained in multiple sclerosis patients},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-76333},
  year      = {2012},
  abstract  = {Background: Compensation of brain injury in multiple sclerosis (MS) may in part work through mechanisms involving neuronal plasticity on local and interregional scales. Mechanisms limiting excessive neuronal activity may have special significance for retention and (re-)acquisition of lost motor skills in brain injury. However, previous neurophysiological studies of plasticity in MS have investigated only excitability enhancing plasticity and results from neuroimaging are ambiguous. Thus, the aim of this study was to probe long-term depression-like central motor plasticity utilizing continuous theta-burst stimulation (cTBS), a non-invasive brain stimulation protocol. Because cTBS also may trigger behavioral effects through local interference with neuronal circuits, this approach also permitted investigating the functional role of the primary motor cortex (M1) in force control in patients with MS. Methods: We used cTBS and force recordings to examine long-term depression-like central motor plasticity and behavioral consequences of a M1 lesion in 14 patients with stable mild-to-moderate MS (median EDSS 1.5, range 0 to 3.5) and 14 age-matched healthy controls. cTBS consisted of bursts (50 Hz) of three subthreshold biphasic magnetic stimuli repeated at 5 Hz for 40 s over the hand area of the left M1. Corticospinal excitability was probed via motor-evoked potentials (MEP) in the abductor pollicis brevis muscle over M1 before and after cTBS. Force production performance was assessed in an isometric right thumb abduction task by recording the number of hits into a predefined force window. Results: cTBS reduced MEP amplitudes in the contralateral abductor pollicis brevis muscle to a comparable extent in control subjects (69 ± 22\% of baseline amplitude, p < 0.001) and in MS patients (69 ± 18\%, p < 0.001). In contrast, postcTBS force production performance was only impaired in controls (2.2 ± 2.8, p = 0.011), but not in MS patients (2.0 ± 4.4, p = 0.108). The decline in force production performance following cTBS correlated with corticomuscular latencies (CML) in MS patients, but did not correlate with MEP amplitude reduction in patients or controls. Conclusions: Long-term depression-like plasticity remains largely intact in mild-to-moderate MS. Increasing brain injury may render the neuronal networks less responsive toward lesion-induction by cTBS.},
  subject      = {Medizin},
  language  = {en}
}