TY  - THES
A1  - Dang, Su-Yin Judith
T1  - Funktionelle Bedeutung der Neuroplastizität bei Multipler Sklerose
T1  - The functional relevance of neuronal plasticity in multiple sclerosis
N2  - Die Multiple Sklerose ist eine chronische neurologische Erkrankung, welche in der industrialisierten Welt einen der häufigsten Gründe für eine bleibende Behinderung bei jungen Erwachsenen darstellt. Obwohl die ZNS-Schädigung, charakterisiert durch Demyelinisierung und axonale Schädigung im Rahmen entzündlicher Vorgänge, durch verschiedene Reparaturmechanismen reduziert wird, akkumuliert die Läsionslast im zentralen Nervensystem mit der Zeit. T2-gewichtete MRT-Studien zeigen, dass die dargestellten Pathologien nur mäßig mit den motorischen Defiziten korrelieren. Diese Diskrepanz wird unter anderem auf Vorgänge der Neuroplastizität zurückgeführt, als deren Basismechanismen Langzeitpotenzierung (LTP) und -depression (LTD) gelten. In verschiedenen fMRT-Studien haben sich Hinweise ergeben, dass diese adaptiven Veränderungen zur Reorganisation kortikaler Repräsentationmuster führen können, so dass bei MS-Patienten eine ausgedehntere Aktivierung ipsilateraler sensomotorischer Areale bei motorischen Aufgaben zu beobachten ist. Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) bietet die Möglichkeit, mittels virtueller Läsionstechniken eine direkte Aussage über die kausale Beziehung zwischen Struktur und Funktion zu liefern. Die funktionelle Rolle ipsilateraler Motorareale wurde an 26 MS-Patienten, in Relation zu ihrer motorischen Beeinträchtigung und ZNS-Schädigung, und an nach Alter, Geschlecht und Händigkeit zugeordneten Kontrollprobanden, untersucht. Die motorische Leistungsfähigkeit wurde durch verschiedene Tests zur Handfunktion erhoben. Die ZNS-Schädigung wurde mittels MR-Spektroskopie als NAA/Cr Quotient sowie durch die CML erhoben. Die Aufgabe zur einfachen Reaktionszeit (SRT) bestand aus einer isometrischen Abduktionsbewegung des rechten Daumens gegen einen Kraftaufnehmer auf ein akustisches Go-Signal. Mit TMS-Einzelreizen wurde mit Hilfe einer Neuronavigation eine reversible virtuelle Läsion über bestimmten Gehirnarealen, kontralateraler M1, ipsilateraler M1 und ipsilateraler PMd, erzeugt. Es wurde eine Kontrollstimulation über MO durchgeführt. Die TMS-Einzelreize wurden 100ms nach dem Go-Signal appliziert. Als SRT wurde der Zeitraum zwischen dem Go-Signal und EMG-Beginn im APB definiert. Die signifikanten SRT-Verlängerungen bei TMS über dem ipsilateralen M1 und dem ipsilateralen PMd zeigen, dass diese Regionen eine Rolle bei der motorischen Funktion bei MS spielen. Die fehlenden Korrelationen zwischen motorischen Funktionstest und NAA/Cr-Verhältnis sowie die inverse Korrelation zur kortikomuskulären Latenz sind durch strukturell von der krankheitsbedingten Pathologie betroffenen kompensierenden Gehirnregionen erklärbar. Bei dem Theta Burst Experiments (TBS) wurde ein virtueller Läsionseffekt durch eine repetitive TMS-Intervention über dem ipsilateralen M1 induziert. Die Ergebnisse zeigen ähnliche Veränderungen der Exzitabilität bei MS-Patienten und gesunden Kontrollprobanden, was schließen lässt, dass die LTD bei mild bis moderat betroffenen MS-Patienten weitestgehend unbeeinträchtigt ist. MS-Patienten zeigen im Vergleich zu den Kontrollen eine ähnliche Minderung der Verhaltensleistung, Trefferquote in ein Kraftfenster, der MS-Patienten im Kontrollvergleich. Die Ergebnisse zeigen, dass ipsilaterale motorische Areale in der Lage sind den primär motorischen Kortex soweit zu kompensieren, jedoch die Fähigkeit zur Kompensation in fortgeschrittenen Krankheitsstadien eingeschränkt ist. Abschließend kann man zusammenfassen, dass die funktionelle Rekrutierung von ipsilateralen Motorarealen eine adaptive Antwort auf chronische Gehirnschädigung bei MS-Patienten sein kann, allerdings mit Einschränkung der Kapazität in fortgeschrittenen Krankheitsstadien. Nachdem die synaptische Plastizität weitestgehend intakt scheint, sollte man besonders Mechanismen der späten Phase der Plastizität fördern, welche auf eine langfristige kortikale Plastizität abzielen. Weitere Studien in diesem Forschungszweig könnten einen Beitrag zur Entwicklung therapeutischer Konzepte der Neurorehabilitation bei Multipler Sklerose leisten.
N2  - Multiple Sclerosis is a chronic neurological disease, which is one of the common reasons in the industrial world causing a lasting disablement at young adults. Despite of reduction by several mechanisms the cns injury characterized by demyelinizing and axonal injury in order of inflammatory processes the lesion load of the cns accumulates over the years. T2-weighted MRI studies only show moderate correlations between the represented pathologies and the motoric deficits. This discrepancy is attributed i.a. to procedures of neuroplasticity whose basic mechanisms are considered as Long-term potentiation (LTP) and -depression (LTD). Several fMRI studies suggest a reogranization of cortical representative pattern due to these adaptive changes. Therefore an extended activation of ipilaterale sensomotoric areas is observed in MS patients performing motoric tasks. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) provides via lesional techniques the possibility of a direct conclusion causal link to structure and function. The functional role of ipsilateral motor areas has been examined in 26 MS patients in relation to their motor impairment and cns injury. Healthy controls were matched for age, sex and handedness. The motor performance was assessed by a test battery of hand function. The cns injury was evaluated using magnetic resonance spectroscopy (NAA/Cr Quotient) and TMS (CML). The Simple Reaction Time task (SRT) consisted of a brisk isometric abduction of the right thumb against a force transducer as a respond to an auditorily Go-Signal. With the help of a neuronavigational device a reversible virtual lesion, delivered by TMS single pulses, were applied to specific brain areas, contralateral M1, ipsilateral M1 and ipsilateral PMD. A control stimulation were assessed to MO??. TMS Single pulses were applied 100ms after Go-Signal. SRT were defined as the time between Go-Signal and EMG onset. Significant extention of SRT after TMS to ipsilateral M1 and ipsilateral PMd evidence the role of these regions in motoric function in MS. The missing correlation between motor performance and NAA/Cr Quotient as well as the inverse correlation to CML are explainable by compensation brain regions which are themselves structurally affected by disease pathologies. In the Thetaburs experiments (TBS) a virtual lesion was induced by a repetitive TMS intervention to ipsilateral M1. The results show a similar change of excitability in MS patients and healthy controls which concludes that LTD is not compromised in mild to moderate affected MS patients. MS patients presented in comparison to controlls a similiar discrease of behavioral performance, hit rate in a force range. The results evidence that ipsilateral motor areas have the ability to compensate the primary motor cortex. But the ability for compensation is limited in advanced stages of illness. The concluding summary is that functional recruitment of ipsilateral motor areas are adaptive response to chronic brain injury in MS patients but with limited capacity in advanced stages of illness. As the synaptic plasticity seem intact to the greatest possible extent mechanism of the late stadium of plasticity should be supported which aim at long term cortical plasticity. Further studies in this branch of research could contribute the development of therapeutic concepts of neurorehabilitation in MS.
KW  - Neuronale Plastizität
KW  - Multiple Sklerose
KW  - Transkranielle Magnetstimulation
KW  - neuronal plasticity
KW  - multiple sclerosis
KW  - transcranial magnetic stimulation
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73817
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Zeller, Daniel
A1  - Dang, Su-Yin
A1  - Weise, David
A1  - Rieckmann, Peter
A1  - Toyka, Klaus V.
A1  - Classen, Joseph
T1  - Excitability decreasing central motor plasticity is retained in multiple sclerosis patients
N2  - 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.
KW  - Medizin
KW  - Multiple sclerosis
KW  - LTD
KW  - Motor plasticity
KW  - TMS
KW  - Motor cortex
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76333
ER  -