@phdthesis{Schramm2002, author = {Schramm, Axel}, title = {Sensomotorische Integration bei zervikalen Dystonien}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4722}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2002}, abstract = {Zervikale Dystonien geh{\"o}ren zu den h{\"a}ufigsten Formen fokaler Dystonien. Diese sind durch anhaltende, unwillk{\"u}rliche Muskelkontraktionen gekennzeichnet, welche zu verdrehenden oder repetitiven Bewegungen oder abnormalen Haltungen des Kopfes f{\"u}hren. Ein seit {\"u}ber 100 Jahren beobachtetes Ph{\"a}nomen stellt hierbei die M{\"o}glichkeit dar, mittels sogenannter "sensibler Trickman{\"o}ver", welche meistens in einer leichten Ber{\"u}hrung von Arealen im Kopfbereich bestehen, die pathologische Muskelaktivit{\"a}t zu reduzieren und damit die Kopfposition zu normalisieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine breite und vor allem erstmalig quantitative Charakterisierung von wirksamen Trickman{\"o}vern vorzunehmen und so verschiedene Einflußgr{\"o}ßen auf die Wirksamkeit solcher Tricks zu untersuchen. Hierzu wurden die Muskelaktivit{\"a}ten der vier wichtigsten den Kopf drehenden Muskeln mittels Oberfl{\"a}chen-EMG abgeleitet und die Ver{\"a}nderungen bei Trickapplikation unterschiedlicher Lokalisation, Modalit{\"a}t und bei verschiedenen Ausgangspositionen ermittelt. 1) Hinsichtlich der Lokalisation ergaben sich {\"u}ber alle Patienten gemittelt keine signifikante Seitendifferenz, und auch bei individuellem Vergleich zeigten sich bei rund 50\% der Patienten keine signifikanten Unterschiede zwischen kontralateraler und ipsilateraler Trickapplikation. Unter den getesteten Applikationsorten grenzte sich das Areal "Wange" mit durchschnittlich 33\%iger Reduktion der gesamten EMG-Aktivit{\"a}t signifikant gegen die Areale "Kinn" (-23\%) und "Hals" (-23\%) ab und war bei 79\% der Patienten am besten wirksam. 2) Bei weiterer Untersuchung verschiedener Trickmodalit{\"a}ten auf dem f{\"u}r jeden Patienten individuell wirksamsten Areal waren neben dem klassischen Trickman{\"o}ver (-42\%) auch die Verwendung eines Plastikstabes durch den Patienten (-43\%) oder Untersucher (-32\%), sowie nicht-sensible Man{\"o}ver wie das Heben des Armes ohne eigentliche Ber{\"u}hrung (-18\%) und die bloße Vorstellung einer Trickapplikation (-20\%) hochsignifikant wirksam. Allerdings korrelierten sensible und (wie die beiden letztgenannten) nicht-sensible Tricks nicht miteinander, was auf einen prinzipiell unterschiedlichen Wirkmechanismus hinweisen k{\"o}nnte. Visuelle R{\"u}ckkopplung {\"u}ber einen Spiegel hatte im Gegensatz dazu keine Wirkung. 3) Bez{\"u}glich der Bedeutung der Kopfposition f{\"u}r Muskelaktivit{\"a}t und Trickwirksamkeit zeigte sich bereits bei willk{\"u}rlicher Einnahme einer Neutralposition ohne Trickanwendung eine signifikante Reduktion agonistischer Muskelaktivit{\"a}t (-30\%), die allerdings von einer leichten antagonistischen Aktivierung begleitet war (+2,4\%). {\"U}berraschenderweise war die Applikation eines Tricks um so wirksamer, je weiter der Kopf zu Beginn auf die zur dystonen Drehrichtung kontralateralen Seite gedreht war. Demgegen{\"u}ber ließ sich bei Trickapplikation in dystoner Maximalposition kaum mehr eine Wirkung nachweisen (-12\%). Die vorliegenden Ergebnisse sprechen aufgrund der unspezifischen Wirkung verschiedenster Trickman{\"o}ver (2) und Lokalisationen (1) f{\"u}r die Einbeziehung h{\"o}herer sensomotorischer Integrationszentren wie z. B. des Parietalcortex in den Wirkmechanismus. Sensible Trickman{\"o}ver k{\"o}nnten bei auf die pathologische Kopfposition adaptierten sensiblen Afferenzen Zusatzinformationen {\"u}ber die Kopfposition im Vergleich zum Rumpf liefern. M{\"o}glicherweise sind diese umso wirksamer, je weiter sich der Kopf noch auf der kontralateralen Seite befindet (3), da in dieser Situation die dystone Muskelaktivit{\"a}t noch gering und das sensible Mismatch, {\"u}ber welches sensible Stimuli modulierend einwirken k{\"o}nnten, maximal ist. Nach den vorgelegten Ergebnissen l{\"a}ßt sich erstmals ein zweiphasiger Ablauf der Trickwirkung postulieren: Der in einer ersten Phase teils willk{\"u}rlich in eine g{\"u}nstige Ausgangsposition gebrachte Kopf kann durch die Anwendung sensibler Stimuli oder Imagination in einer zweiten Phase mit geringerer Anstrengung und unter Ausnutzung kortikaler sensomotorischer Servomechanismen stabilisiert werden. Im Rahmen der vorgelegten Studie konnte das Verst{\"a}ndnis f{\"u}r therapeutisch nutzbare sensible Trickman{\"o}ver verbessert und somit Patienten unterschiedliche Trickstrategien an die Hand gegeben werden. Die Identifikation der zentralen Rolle h{\"o}herer integrativer Zentren wie dem Parietalcortex im Rahmen des Wirkmechanismus, k{\"o}nnte dabei Ausgangspunkt f{\"u}r neue Therapieans{\"a}tze in Form einer gezielten Beeinflussung solcher Areale sein.}, language = {de} } @article{RauschenbergerKnorrPisanietal.2021, author = {Rauschenberger, Lisa and Knorr, Susanne and Pisani, Antonio and Hallett, Mark and Volkmann, Jens and Ip, Chi Wang}, title = {Second hit hypothesis in dystonia: Dysfunctional cross talk between neuroplasticity and environment?}, series = {Neurobiology of Disease}, volume = {159}, journal = {Neurobiology of Disease}, doi = {10.1016/j.nbd.2021.105511}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265028}, year = {2021}, abstract = {One of the great mysteries in dystonia pathophysiology is the role of environmental factors in disease onset and development. Progress has been made in defining the genetic components of dystonic syndromes, still the mechanisms behind the discrepant relationship between dystonic genotype and phenotype remain largely unclear. Within this review, the preclinical and clinical evidence for environmental stressors as disease modifiers in dystonia pathogenesis are summarized and critically evaluated. The potential role of extragenetic factors is discussed in monogenic as well as adult-onset isolated dystonia. The available clinical evidence for a "second hit" is analyzed in light of the reduced penetrance of monogenic dystonic syndromes and put into context with evidence from animal and cellular models. The contradictory studies on adult-onset dystonia are discussed in detail and backed up by evidence from animal models. Taken together, there is clear evidence of a gene-environment interaction in dystonia, which should be considered in the continued quest to unravel dystonia pathophysiology.}, language = {en} } @article{DelVecchioHanafiPozzietal.2023, author = {Del Vecchio, Jasmin and Hanafi, Ibrahem and Pozzi, Nicol{\´o} Gabriele and Capetian, Philipp and Isaias, Ioannis U. and Haufe, Stefan and Palmisano, Chiara}, title = {Pallidal recordings in chronically implanted dystonic patients: mitigation of tremor-related artifacts}, series = {Bioengineering}, volume = {10}, journal = {Bioengineering}, number = {4}, issn = {2306-5354}, doi = {10.3390/bioengineering10040476}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-313498}, year = {2023}, abstract = {Low-frequency oscillatory patterns of pallidal local field potentials (LFPs) have been proposed as a physiomarker for dystonia and hold the promise for personalized adaptive deep brain stimulation. Head tremor, a low-frequency involuntary rhythmic movement typical of cervical dystonia, may cause movement artifacts in LFP signals, compromising the reliability of low-frequency oscillations as biomarkers for adaptive neurostimulation. We investigated chronic pallidal LFPs with the Percept\(^{TM}\) PC (Medtronic PLC) device in eight subjects with dystonia (five with head tremors). We applied a multiple regression approach to pallidal LFPs in patients with head tremors using kinematic information measured with an inertial measurement unit (IMU) and an electromyographic signal (EMG). With IMU regression, we found tremor contamination in all subjects, whereas EMG regression identified it in only three out of five. IMU regression was also superior to EMG regression in removing tremor-related artifacts and resulted in a significant power reduction, especially in the theta-alpha band. Pallido-muscular coherence was affected by a head tremor and disappeared after IMU regression. Our results show that the Percept PC can record low-frequency oscillations but also reveal spectral contamination due to movement artifacts. IMU regression can identify such artifact contamination and be a suitable tool for its removal.}, language = {en} } @phdthesis{Weise2006, author = {Weise, David Thomas}, title = {Maladaptive Plastizit{\"a}t bei Schreibkrampf-Patienten}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26734}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Der Schreibkrampf ist eine Form der fokalen Handdystonie, die durch anhaltende, unwillk{\"u}rliche Verkrampfung der Hand beim Schreiben gekennzeichnet ist und zu unnat{\"u}rlicher, zum Teil statischer und schmerzhafter Handhaltung f{\"u}hrt. Bei pr{\"a}disponierten Personen kann dieser nach exzessiver Wiederholung von stereotypen Bewegungen auftreten. Bewegungen und sensible Stimulation f{\"u}hren durch Mechanismen neuronaler Plastizit{\"a}t zu dynamischer Modulation sensibler und motorischer kortikaler Repr{\"a}sentationen. Wird neuronale Plastizit{\"a}t nicht in nat{\"u}rlichen Grenzen gehalten, kann es zu ver{\"a}nderten, entdifferenzierten neuronalen Repr{\"a}sentationen wie sie bei fokaler Handdystonie gefunden werden, f{\"u}hren. Zellul{\"a}re Kandidatenmechanismen f{\"u}r die Bildung neuronaler Engramme sind die Langzeitpotenzierung und -depression (LTP / LTD) neuronaler Synapsen. Wir verwendeten die als ein Modell f{\"u}r assoziative LTP und LTD beim Menschen entwickelte assoziative Paarstimulation (PAS). Mit dieser Methode untersuchten wir die zeitlichen und r{\"a}umlichen Eigenschaften neuronaler Plastizit{\"a}t des Motorkortex bei Schreibkrampf-Patienten. Eine niederfrequente elektrische Stimulation eines peripheren Nerven (N. medianus (MN) oder N. ulnaris (UN)) wurde wiederholt (0,1Hz, 180 Reizpaare) mit einer transkraniellen Magnetstimulation (TMS) {\"u}ber dem homotopen kontralateralen Motorkortex mit einem Zeitintervall von 21,5ms (MN-PAS21.5; UN-PAS21.5) oder 10ms (MN-PAS10) kombiniert. Bei MN-PAS21.5 und MN-PAS10 wurde die optimale Spulenposition so gew{\"a}hlt, dass das magnetisch evozierte motorische Potential (MEP) im kontralateralen M. abductor pollicis brevis (APB) eine maximale Gr{\"o}ße annahm, f{\"u}r UN-PAS21.5 wurde die Spule {\"u}ber dem "Hotspot" des M. abductor digiti minimi (ADM) platziert. Zehn Schreibkrampf-Patienten (Alter 39±9 Jahre; Mittelwert±Standardabweichung) und 10 gesunde bez{\"u}glich Alter und Geschlecht angepasste Probanden wurden untersucht. Ver{\"a}nderungen der Exzitabilit{\"a}t wurden mittels TMS bis zu 85 min nach der jeweiligen Intervention gemessen. Nach MN-PAS21.5 oder UN-PAS21.5 stieg die Amplitude der MEPs bei den gesunden Probanden nur in den Muskeln, die homotope externe PAS Stimulation erhalten hatten (APB Zielmuskel f{\"u}r MN; ADM f{\"u}r UN), nicht aber in Muskeln, die nicht homotop stimuliert worden waren. Im Gegensatz dazu stiegen bei Schreibkrampf-Patienten nach MN-PAS21.5 oder UN-PAS21.5 die Amplituden der APB und ADM-MEPs unabh{\"a}ngig von dem Ort der peripheren oder zentralen Stimulation. Bei Schreibkrampf-Patienten war eine fr{\"u}here, st{\"a}rkere und l{\"a}ngere Zunahme der kortikalen Exzitabilit{\"a}t im Vergleich zu den Kontrollen zu verzeichnen. Qualitativ {\"a}hnliche Beobachtungen konnten in umgekehrtem Sinne (fr{\"u}here und l{\"a}ngere Abnahme der Exzitabilit{\"a}t im homo- und heterotopen Muskel) nach MN-PAS10 gemacht werden. LTP- und LTD-{\"a}hnliche Plastizit{\"a}t ist bei Schreibkrampf-Patienten demnach gesteigert und die normale strenge topographische Spezifit{\"a}t PAS-induzierter Plastizit{\"a}t aufgehoben. Diese maladaptive Plastizit{\"a}t k{\"o}nnte ein Bindeglied zwischen repetitiven Bewegungen und gest{\"o}rter sensomotorischer Repr{\"a}sentation darstellen, damit zu einem besseren Verst{\"a}ndnis der Pathophysiologie der Dystonie beitragen und letztendlich m{\"o}gliche therapeutische Konsequenzen implizieren.}, subject = {Neuronale Plastizit{\"a}t}, language = {de} } @article{StengelVulinovicMeieretal.2020, author = {Stengel, Felix and Vulinovic, Franca and Meier, Britta and Gr{\"u}tz, Karen and Klein, Christine and Capetian, Philipp}, title = {Impaired differentiation of human induced neural stem cells by TOR1A overexpression}, series = {Molecular Biology Reports}, volume = {47}, journal = {Molecular Biology Reports}, doi = {10.25972/OPUS-24117}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-241177}, pages = {3993-4001}, year = {2020}, abstract = {DYT-TOR1A is the most common inherited dystonia caused by a three nucleotide (GAG) deletion (dE) in the TOR1A gene. Death early after birth and cortical anomalies of the full knockout in rodents underscore its developmental importance. We therefore explored the timed effects of TOR1A-wt and TOR1A-dE during differentiation in a human neural in vitro model. We used lentiviral tet-ON expression of TOR1A-wt and -dE in induced neural stem cells derived from healthy donors. Overexpression was induced during proliferation of neural precursors, during differentiation and after differentiation into mature neurons. Overexpression of both wildtype and mutated protein had no effect on the viability and cell number of neural precursors as well as mature neurons when initiated before or after differentiation. However, if induced during differentiation, overexpression of TOR1A-wt and -dE led to a pronounced reduction of mature neurons in a dose dependent manner. Our data underscores the importance of physiological expression levels of TOR1A as crucial for proper neuronal differentiation. We did not find evidence for a specific impact of the mutated TOR1A on neuronal maturation.}, language = {en} } @article{SchreglmannBhatia2022, author = {Schreglmann, Sebastian R. and Bhatia, Kailash P.}, title = {HOPS-Associated Neurological Disorders: Lysosomal Dysfunction as an Emerging Concept Underlying Dystonia}, series = {Movement Disorders Clinical Practice}, volume = {9}, journal = {Movement Disorders Clinical Practice}, number = {4}, doi = {10.1002/mdc3.13405}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-318736}, pages = {452 -- 453}, year = {2022}, language = {en} } @article{Gonzalez‐EscamillaMuthuramanReichetal.2019, author = {Gonzalez-Escamilla, Gabriel and Muthuraman, Muthuraman and Reich, Martin M. and Koirala, Nabin and Riedel, Christian and Glaser, Martin and Lange, Florian and Deuschl, G{\"u}nther and Volkmann, Jens and Groppa, Sergiu}, title = {Cortical network fingerprints predict deep brain stimulation outcome in dystonia}, series = {Movement Disorders}, volume = {34}, journal = {Movement Disorders}, number = {10}, doi = {10.1002/mds.27808}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-213532}, pages = {1536 -- 1545}, year = {2019}, abstract = {Background Deep brain stimulation (DBS) is an effective evidence-based therapy for dystonia. However, no unequivocal predictors of therapy responses exist. We investigated whether patients optimally responding to DBS present distinct brain network organization and structural patterns. Methods From a German multicenter cohort of 82 dystonia patients with segmental and generalized dystonia who received DBS implantation in the globus pallidus internus, we classified patients based on the clinical response 3 years after DBS. Patients were assigned to the superior-outcome group or moderate-outcome group, depending on whether they had above or below 70\% motor improvement, respectively. Fifty-one patients met MRI-quality and treatment response requirements (mean age, 51.3 ± 13.2 years; 25 female) and were included in further analysis. From preoperative MRI we assessed cortical thickness and structural covariance, which were then fed into network analysis using graph theory. We designed a support vector machine to classify subjects for the clinical response based on individual gray-matter fingerprints. Results The moderate-outcome group showed cortical atrophy mainly in the sensorimotor and visuomotor areas and disturbed network topology in these regions. The structural integrity of the cortical mantle explained about 45\% of the DBS stimulation amplitude for optimal response in individual subjects. Classification analyses achieved up to 88\% of accuracy using individual gray-matter atrophy patterns to predict DBS outcomes. Conclusions The analysis of cortical integrity, informed by group-level network properties, could be developed into independent predictors to identify dystonia patients who benefit from DBS.}, language = {en} } @article{SchreglmannBurkeBatlaetal.2022, author = {Schreglmann, Sebastian R. and Burke, Derek and Batla, Amit and Kresojevic, Nikola and Wood, Nicholas and Heales, Simon and Bhatia, Kailash P.}, title = {Cerebellar and Midbrain Lysosomal Enzyme Deficiency in Isolated Dystonia}, series = {Movement Disorders}, volume = {37}, journal = {Movement Disorders}, number = {4}, doi = {10.1002/mds.28937}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-318743}, pages = {875 -- 877}, year = {2022}, language = {en} }