TY - THES A1 - Schramm, Axel T1 - Sensomotorische Integration bei zervikalen Dystonien T1 - Sensorimotor integration in cervical dystonia N2 - Zervikale Dystonien gehören zu den häufigsten Formen fokaler Dystonien. Diese sind durch anhaltende, unwillkürliche Muskelkontraktionen gekennzeichnet, welche zu verdrehenden oder repetitiven Bewegungen oder abnormalen Haltungen des Kopfes führen. Ein seit über 100 Jahren beobachtetes Phänomen stellt hierbei die Möglichkeit dar, mittels sogenannter "sensibler Trickmanöver", welche meistens in einer leichten Berührung von Arealen im Kopfbereich bestehen, die pathologische Muskelaktivität zu reduzieren und damit die Kopfposition zu normalisieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine breite und vor allem erstmalig quantitative Charakterisierung von wirksamen Trickmanövern vorzunehmen und so verschiedene Einflußgrößen auf die Wirksamkeit solcher Tricks zu untersuchen. Hierzu wurden die Muskelaktivitäten der vier wichtigsten den Kopf drehenden Muskeln mittels Oberflächen-EMG abgeleitet und die Veränderungen bei Trickapplikation unterschiedlicher Lokalisation, Modalität und bei verschiedenen Ausgangspositionen ermittelt. 1) Hinsichtlich der Lokalisation ergaben sich über 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-Aktivität signifikant gegen die Areale "Kinn" (-23%) und "Hals" (-23%) ab und war bei 79% der Patienten am besten wirksam. 2) Bei weiterer Untersuchung verschiedener Trickmodalitäten auf dem für jeden Patienten individuell wirksamsten Areal waren neben dem klassischen Trickmanöver (-42%) auch die Verwendung eines Plastikstabes durch den Patienten (-43%) oder Untersucher (-32%), sowie nicht-sensible Manöver wie das Heben des Armes ohne eigentliche Berührung (-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 könnte. Visuelle Rückkopplung über einen Spiegel hatte im Gegensatz dazu keine Wirkung. 3) Bezüglich der Bedeutung der Kopfposition für Muskelaktivität und Trickwirksamkeit zeigte sich bereits bei willkürlicher Einnahme einer Neutralposition ohne Trickanwendung eine signifikante Reduktion agonistischer Muskelaktivität (-30%), die allerdings von einer leichten antagonistischen Aktivierung begleitet war (+2,4%). Überraschenderweise war die Applikation eines Tricks um so wirksamer, je weiter der Kopf zu Beginn auf die zur dystonen Drehrichtung kontralateralen Seite gedreht war. Demgegenüber ließ sich bei Trickapplikation in dystoner Maximalposition kaum mehr eine Wirkung nachweisen (-12%). Die vorliegenden Ergebnisse sprechen aufgrund der unspezifischen Wirkung verschiedenster Trickmanöver (2) und Lokalisationen (1) für die Einbeziehung höherer sensomotorischer Integrationszentren wie z. B. des Parietalcortex in den Wirkmechanismus. Sensible Trickmanöver könnten bei auf die pathologische Kopfposition adaptierten sensiblen Afferenzen Zusatzinformationen über die Kopfposition im Vergleich zum Rumpf liefern. Möglicherweise sind diese umso wirksamer, je weiter sich der Kopf noch auf der kontralateralen Seite befindet (3), da in dieser Situation die dystone Muskelaktivität noch gering und das sensible Mismatch, über welches sensible Stimuli modulierend einwirken könnten, maximal ist. Nach den vorgelegten Ergebnissen läßt sich erstmals ein zweiphasiger Ablauf der Trickwirkung postulieren: Der in einer ersten Phase teils willkürlich in eine günstige 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 Verständnis für therapeutisch nutzbare sensible Trickmanöver verbessert und somit Patienten unterschiedliche Trickstrategien an die Hand gegeben werden. Die Identifikation der zentralen Rolle höherer integrativer Zentren wie dem Parietalcortex im Rahmen des Wirkmechanismus, könnte dabei Ausgangspunkt für neue Therapieansätze in Form einer gezielten Beeinflussung solcher Areale sein. N2 - Sensory tricks in cervical dystonia frequently lead to a marked reduction of dystonic muscle activity, a fact that has been described as „geste antagonistique“ more than a century ago. In order to evaluate the impact of the degree of head rotation as well as mode and location on the efficacy of such sensory tricks, agonistic and antagonistic muscle activities in 26 patients with predominantly rotational torticollis have been systematically analyzed using a 4-channel surface EMG. In the subgroup of 19 patients with a clinically effective trick, touching the neck, chin or cheek on the ipsi- and contralateral side of head rotation all led to a significant (p<0.002) reduction of agonistic and antagonistic EMG activity. Patients without a clinically effective trick showed no significant change in EMG-activity. There was a strong correlation between the efficacy of a trick manoeuvre and the head position. No significant reduction during trick application was seen at the maximum dystonic head position while trick application in a neutral or even contralateral position led to a highly reduction of EMG-activity. Besides typical trick manoeuvres such as manually touching the sensitive area, other stimuli also led to significant reduction of EMG activity: use of a plastic stick instead of the finger by the patient (p<0.001) or by the investigator (p<0.001), elevating the arm and holding the finger close to the respective skin area without touching it (p<0,002), as well as mere thinking of performing the trick manoeuvre (p<0.002). As conclusion trigger mechanisms for tricks in cervical dystonia seem to be rather unspecific involving higher centres of sensorimotor integration. Based on these findings a 2-phase-model is proposed: In a first step normalization of head posture by stronger counterpressure or volitional antagonistic muscle activity might partly reduce dystonic activity, so that in a second step stabilisation of this head position applying a sensory trick manoeuvre is possible. Challenging the central adaption on distorted sensorimotor information in the nearby neutral head position seems to be the critical mechanism. KW - Dystonie KW - Torticollis KW - Trick KW - Geste KW - sensomotorisch KW - dystonia KW - torticollis KW - sensory KW - trick KW - geste Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4722 ER - TY - JOUR A1 - Rauschenberger, Lisa A1 - Knorr, Susanne A1 - Pisani, Antonio A1 - Hallett, Mark A1 - Volkmann, Jens A1 - Ip, Chi Wang T1 - Second hit hypothesis in dystonia: Dysfunctional cross talk between neuroplasticity and environment? JF - Neurobiology of Disease N2 - 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. KW - dystonia KW - second hit KW - pathophysiology KW - gene-environment interaction Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-265028 VL - 159 ER - TY - JOUR A1 - Del Vecchio, Jasmin A1 - Hanafi, Ibrahem A1 - Pozzi, Nicoló Gabriele A1 - Capetian, Philipp A1 - Isaias, Ioannis U. A1 - Haufe, Stefan A1 - Palmisano, Chiara T1 - Pallidal recordings in chronically implanted dystonic patients: mitigation of tremor-related artifacts JF - Bioengineering N2 - 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. KW - dystonia KW - tremor KW - local field potentials KW - globus pallidus KW - deep brain stimulation Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-313498 SN - 2306-5354 VL - 10 IS - 4 ER - TY - THES A1 - Weise, David Thomas T1 - Maladaptive Plastizität bei Schreibkrampf-Patienten T1 - Maladaptive Plasticity in patients with focal hand dystonia N2 - Der Schreibkrampf ist eine Form der fokalen Handdystonie, die durch anhaltende, unwillkürliche Verkrampfung der Hand beim Schreiben gekennzeichnet ist und zu unnatürlicher, zum Teil statischer und schmerzhafter Handhaltung führt. Bei prädisponierten Personen kann dieser nach exzessiver Wiederholung von stereotypen Bewegungen auftreten. Bewegungen und sensible Stimulation führen durch Mechanismen neuronaler Plastizität zu dynamischer Modulation sensibler und motorischer kortikaler Repräsentationen. Wird neuronale Plastizität nicht in natürlichen Grenzen gehalten, kann es zu veränderten, entdifferenzierten neuronalen Repräsentationen wie sie bei fokaler Handdystonie gefunden werden, führen. Zelluläre Kandidatenmechanismen für die Bildung neuronaler Engramme sind die Langzeitpotenzierung und –depression (LTP / LTD) neuronaler Synapsen. Wir verwendeten die als ein Modell für assoziative LTP und LTD beim Menschen entwickelte assoziative Paarstimulation (PAS). Mit dieser Methode untersuchten wir die zeitlichen und räumlichen Eigenschaften neuronaler Plastizität 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) über 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 gewählt, dass das magnetisch evozierte motorische Potential (MEP) im kontralateralen M. abductor pollicis brevis (APB) eine maximale Größe annahm, für UN-PAS21.5 wurde die Spule über dem "Hotspot" des M. abductor digiti minimi (ADM) platziert. Zehn Schreibkrampf-Patienten (Alter 39±9 Jahre; Mittelwert±Standardabweichung) und 10 gesunde bezüglich Alter und Geschlecht angepasste Probanden wurden untersucht. Veränderungen der Exzitabilität 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 für MN; ADM für 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 unabhängig von dem Ort der peripheren oder zentralen Stimulation. Bei Schreibkrampf-Patienten war eine frühere, stärkere und längere Zunahme der kortikalen Exzitabilität im Vergleich zu den Kontrollen zu verzeichnen. Qualitativ ähnliche Beobachtungen konnten in umgekehrtem Sinne (frühere und längere Abnahme der Exzitabilität im homo- und heterotopen Muskel) nach MN-PAS10 gemacht werden. LTP- und LTD-ähnliche Plastizität ist bei Schreibkrampf-Patienten demnach gesteigert und die normale strenge topographische Spezifität PAS-induzierter Plastizität aufgehoben. Diese maladaptive Plastizität könnte ein Bindeglied zwischen repetitiven Bewegungen und gestörter sensomotorischer Repräsentation darstellen, damit zu einem besseren Verständnis der Pathophysiologie der Dystonie beitragen und letztendlich mögliche therapeutische Konsequenzen implizieren. N2 - Neuronal plasticity is to be kept within operational limits to serve its purpose as a safe memory system that shapes and focuses sensory and motor representations. Temporal and spatial properties of motor cortical plasticity were assessed in patients with writer's cramp (WC) using a model of long-term potentiation (LTP) and long-term-depression (LTD) of synaptic efficacy. Paired associative stimulation (PAS) combined repetitive electric stimulation of the median or ulnar nerve with subsequent transcranial magnetic stimulation of the contralateral dominant motor cortex at 21.5ms (MN-PAS21.5; UN-PAS21.5) or 10ms (MN-PAS10). Motor evoked potentials were recorded from abductor pollicis brevis (APB) muscle and abductor digiti minimi (ADM) muscles in 10 WC patients and 10 matched healthy control subjects. Following MN-PAS21.5 or UN-PAS21.5 in non-dystonic subjects, motor responses increased if the afferent PAS-component came from a homologous peripheral region and remained stable with a non-homologous input. In contrast, following either MN-PAS21.5 or UN-PAS21.5, both APB- and ADM-amplitudes increased in WC-patients. Compared to controls, this increase started earlier, its magnitude was larger and its duration longer. Following MN-PAS10 in controls, APB-amplitudes decreased, while ADM-amplitudes increased. In WC, the decrease of APB-amplitudes started earlier and lasted longer. Of note, ADM-amplitudes were decreased, too. In WC, LTP-like as well as LTD-like plasticity are abnormal with respect to both gain and spatial organization. Findings may help to develop a pathophysiological model explaining core features of focal dystonia. KW - Neuronale Plastizität KW - Dystonie KW - Schreibkrampf KW - Transkranielle magnetische Stimulation KW - Langzeitdepression KW - Langzeitpotenzierung KW - assoziative Paarstimulation KW - plasticity KW - dystonia KW - transcranial magnetic stimulation KW - paired associative stimulation Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-26734 ER - TY - JOUR A1 - Stengel, Felix A1 - Vulinovic, Franca A1 - Meier, Britta A1 - Grütz, Karen A1 - Klein, Christine A1 - Capetian, Philipp T1 - Impaired differentiation of human induced neural stem cells by TOR1A overexpression JF - Molecular Biology Reports N2 - 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. KW - dystonia KW - DYT1 KW - torsinA KW - TOR1A KW - neuronal stem cells KW - neuronal differentiation KW - inducible expression Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-241177 UR - https://doi.org/10.1007/s11033-020-05390-x VL - 47 ER - TY - JOUR A1 - Schreglmann, Sebastian R. A1 - Bhatia, Kailash P. T1 - HOPS-Associated Neurological Disorders: Lysosomal Dysfunction as an Emerging Concept Underlying Dystonia JF - Movement Disorders Clinical Practice KW - dystonia KW - homotypic fusion and protein sorting KW - lysosomal dysfunction Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-318736 VL - 9 IS - 4 SP - 452 EP - 453 ER - TY - JOUR A1 - Gonzalez‐Escamilla, Gabriel A1 - Muthuraman, Muthuraman A1 - Reich, Martin M. A1 - Koirala, Nabin A1 - Riedel, Christian A1 - Glaser, Martin A1 - Lange, Florian A1 - Deuschl, Günther A1 - Volkmann, Jens A1 - Groppa, Sergiu T1 - Cortical network fingerprints predict deep brain stimulation outcome in dystonia JF - Movement Disorders N2 - 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. KW - brain networks KW - clinical outcome KW - deep brain stimulation KW - dystonia Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-213532 VL - 34 IS - 10 SP - 1536 EP - 1545 ER - TY - JOUR A1 - Schreglmann, Sebastian R. A1 - Burke, Derek A1 - Batla, Amit A1 - Kresojevic, Nikola A1 - Wood, Nicholas A1 - Heales, Simon A1 - Bhatia, Kailash P. T1 - Cerebellar and Midbrain Lysosomal Enzyme Deficiency in Isolated Dystonia JF - Movement Disorders KW - dystonia KW - lysosomal enzyme KW - diagnostics Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-318743 VL - 37 IS - 4 SP - 875 EP - 877 ER -