Die Anwendung von gepaarter phasengebundener transkranieller elektrischer Stimulation zur Induktion assoziativer interhemisphärischer Plastizität

Abstract

Die Dissertation ist gesperrt bis zum 05. Mai 2025 !

In den Neurowissenschaften besteht ein wachsendes Interesse an beidseitiger transkranieller elektrischer Stimulation zur Erforschung und Modulation oszillierender Interaktion zwischen zwei Zielgebieten. In-Phase (Δφ = 0) und anti-phasische (Δφ = π) Stimulationsprotokolle wirken synchronisierend beziehungsweise desynchronisierend auf die interregionale Kommunikation. Demgegenüber gibt es bisher nur wenige Erkenntnisse über die Effekte phasenverschobener Stimulationsprotokolle (z.B. Δφ = π/2). Daher sollten in der vorliegenden Dissertation die kortikospinalen und kortikokortikalen Effekte unterschiedlicher phasenverschobener Stimulationsprotokolle untersucht werden. Im experimentellen Ablauf verwendeten wir hierfür eine beidseitige, oszillierende transkranielle Gleichstromstimulation (ds-toDCS = dual-site transcranial oscillating current stimulation) mit den Phasenkodierungen Δφ = 0, Δφ = π und Δφ = π/2 auf den bilateralen motorischen M1-Arealen an 10 gesunden Probanden. Untersucht wurde an unterschiedlichen Studientagen mit randomisierter Abfolge der Stimulationsprotokolle. Erhoben wurden als behaviorales Maß die motorische Performance am Purdue Pegboard Test sowie die kortikalen neurophysiologischen Effekte durch transkranielle Magnetstimulation (TMS) und Elektroenzephalographie (EEG). Die erhobenen Werte wurde mit einer einseitigen Stimulation (ss-toDCS) verglichen. Unsere Ergebnisse zeigten für keine Gruppe Veränderungen der kortikospinalen Exzitabilität im TMS-Mapping. Entgegen der ursprünglichen Annahme einer Verstärkung der interhemisphärischen Interaktion bei Stimulation ohne Phasenverschiebung (Δφ = 0) sowie einer Schwächung bei anti-phasischer Stimulation (Δφ = π), lieferten die kortico-korticalen TMS-evozierten Potentiale (CCEPs) bei der phasenverschobenen ds-toDCS Stimulation (Δφ = π/2) Hinweise auf eine Modulation der interhemisphärischen Kommunikation über einen Zeitraum von 20 Minuten hinweg. Diese Veränderung der kortikalen Physiologie wurde von einer signifikanten Verbesserung der motorischen Performance in der kontralateralen Hand begleitet. Aus diesen Ergebnissen schlussfolgern wir, dass im Gegensatz zur in-Phase (Δφ = 0) und anti-phasischen (Δφ = π) Stimulation, die phasenverschobene (Δφ = π/2) ds-toDCS Stimulation über das Potential verfügt die interregionale Kommunikation zu modifizieren, ein Effekt, den wir uns durch die Zeitkonstante der NMDA-Rezeptoren erklären. Wir nehmen dabei an, dass die stimulationsbedingte stochastische Paarung der synaptischen Aktivität in LTP-ähnlicher assoziativer Plastizität resultiert.