Eine explorative Studie zur Untersuchung von Defiziten kortikaler Plastizität mittels transkranieller Magnetstimulation bei Patienten mit amnestischer leichter kognitiver Beeinträchtigung und Patienten mit Demenz vom Alzheimer-Typ im Vergleich zu gesunden Probanden

Abstract

Synaptische Plastizität ist die Fähigkeit des Gehirns strukturelle und funktionelle Modifikationen aufgrund von verstärktem bzw. erniedrigtem Gebrauch oder pathologischen Veränderungen vorzunehmen. Langzeit-Potenzierung (LTP) ist das neurophysiologisch messbare Korrelat der induzierten synaptischen Plastizität. Wir untersuchten die Induktion von kortikospinaler LTP-ähnlicher Plastizität durch gepaarte assoziative Stimulation (PAS) in Patienten mit Alzheimer-Demenz (AD) und amnestischer milder kognitiver Beeinträchtigung (aMCI), die als eine Frühform von AD gilt. Insgesamt nahmen 53 Probanden, davon 23 Kontrollprobanden (HC), 15 Probanden mit aMCI und 15 Probanden mit AD teil. An zwei Versuchstagen wurden jeweils die motorische Ruheschwelle (RMT), die Stimulationsintensität, die benötigt wird, um motorisch evozierte Potentiale (MEP) von 1mV zu generieren (SI1mV) als Parameter der kortikospinalen Erregbarkeit mittels Einzelpuls transkranieller Magnetstimulation (TMS) am M. abductor pollicis brevis (APB) bestimmt, gefolgt von der Durchführung eines etablierten PASLTP-Protokolls. Die durch PASLTP-induzierten Effekte wurden als Änderungen in der MEP-Amplitude vor und nach der PAS-Intervention gemessen. Gleichzeitig erfolgte eine Aufzeichnung der kortikalen Aktivität über eine 64-Kanal-Elektroenzephalographie (EEG). Das SI1mV war in aMCI gegenüber HC signifikant erniedrigt (p = 0.021), hingegen gab es zwischen AD und HC keine Unterschiede. RMT und SI1mV zeigten eine exzellente Test-Retest-Reliabilität in allen Gruppen. Die Anwendung von PASLTP führte zu keiner Induktion von LTP-ähnlichen Effekten in den drei Versuchsgruppen und zeigte eine schlechte Test-Retest-Reliabilität. Die Analyse der TMS-evozierten Potentiale (TEP) ergab eine signifikante Zunahme von N300 in HC nach PASLTP (p = 0.0013). Weitere signifikante Unterschiede innerhalb oder zwischen den Gruppen konnten nach Analyse der TEPs und der mittleren globalen Feldstärke (GMFP) nicht gefunden werden. Wir konnten eine höhere motor-kortikale Erregbarkeit in aMCI im Vergleich zu HC feststellen, was die Annahme einer glutamatergen Übererregbarkeit in der Frühphase von AD unterstreicht. Die fehlende Induktion von kortikaler Plastizität in AD und aMCI weist auf eine gestörte Netzwerkaktivität bei beginnenden neurodegenerativen Veränderungen hin, konnte aber aufgrund großer inter-individueller Variabilität nicht verlässlich untersucht werden. Die Aktivierung später TEPs in HC nach Anwendung von PAS deutet auf die Aktivierung von glutamatergen NMDA-Rezeptoren hin. Dennoch erscheint es aufgrund der in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse mit Nachweis schlechter Test-Retest-Verlässlichkeit unwahrscheinlich, dass das herkömmliche PASLTP-Protokoll für die Untersuchung von motorkortikaler Plastizität geeignet ist.