Der Effekt des Alterns auf funktionelle Deaktivierung im somatosensorischen System

Abstract

Die funktionelle Magnetresonanz-Tomographie, basierend auf dem BOLD-Effekt, beinhaltet typischerweise die Suche nach positiver Kortex-Aktivierung während einer bestimmten Aufgabe zu einem kontrollierten Zustand. Die taktile Stimulation via peripherer elektrischer Nerven-Stimulation ergibt in fMRT-Studien eine messbare Aktivierung des somatosensiblen Systems. Neben den positiven BOLD-Signal-Änderungen im contralateralen, primären Kortex gibt es jedoch zunehmend Hinweise, dass negative BOLD-Antworten während dieser Stimulation ebenfalls auftreten können. Obwohl in der Literatur allgemein die Meinung vertreten wird, dass diese neuronalen BOLD-Signal-Änderungen eine Unterdrückung neuronaler Aktivität darstellen, sind direkte Nachweise für diese These in unterschiedlichen Altersgruppen bislang selten. Für das somatosensible System gibt es seit längerer Zeit die Möglichkeit der Durchführung von quantitativen Messungen der sensorischen Funktion während gleichzeitiger Aktivierung und Stimulation. In der Vergangenheit wurde dieses System mit der fMRT-Technik sehr gut charakterisiert und dargestellt. Es gelang uns mit dieser Studie den Effekt des Alterns auf funktionelle Deaktivierung im somatosensorischen System im Zusammenhang mit ipsilateralen NBR und neuronaler Inhibition während unilateraler sensorischer Stimulation darzustellen. Dabei wählten wir ein jüngeres und älteres Probanden-Kollektiv aus, um mögliche potenzielle Alterungsprozesse zu beobachten und nachvollziehen zu können. Aus diesem Grunde nahmen wir Messungen von positiven und negativen BOLD-Antworten im somatosensiblen System sowie von weiteren wichtigen Kortexarealen während unilateraler, elektrischer Stimulation des rechten Nervus medianus mit einer Frequenz von 40 Hz vor. Zusätzlich ermittelten wir die Wahrnehmungs-Reizschwelle CPT des linken Zeigefingers während rechtsseitiger, elektrischer Stimulation des N. medianus als quantitative Messung der sensorischen Funktion. Des Weiteren ließen wir die Probanden aktiv ihre Finger an der Hand, wo wir zuvor die passiven Stimulationen durchführten, beim FT gegenüberstellen. Das FT zeigte, dass die älteren Probanden grundsätzlich keine schlechtere hämodynamische Antwort zeigten, sondern mindestens gleichwertig im Vergleich zu den jüngeren. Wie zuvor vermutet wurden deutliche Anstiege des BOLD-Signals (PBR) in contralateralen, primären und bilateralen, sekundären, somatosensorischen Arealen bei den jüngeren und älteren Probanden beobachtet, wohingegen ein Abfall des BOLD-Signals (NBR) im ipsilateralen, primären, somatosensorischen Kortex bei der elektrischen N. medianus-Stimulation stärker hauptsächlich bei den jüngeren Probanden auftrat. Diese NBR korrelierten im Gegensatz zu den älteren Probanden sehr eng mit einem Anstieg der CPT des contralateralen, linken und unstimulierten Zeige-Fingers. Diese Feststellung unterstützt die These, dass die ipsilaterale NBR eine funktionelle und effektive Inhibition im somatosensiblen System widerspiegelt, welche im höheren Lebensalter zum Großteil verloren geht. Aktiv motorisch induzierte Aufgaben per FT zeigten, dass die älteren Probanden im Vergleich zu den jüngeren nicht unbedingt hämodynamisch weniger, sondern zum Teil deutlicher, ausbreitender und undifferenzierter Kortexareale mit teilweise höheren Maximalwerten aktivieren. Es erfolgt ein Wechsel von lateralisierten, inhibierten und differenzierten Aktivitäten bei den jüngeren Probanden in hauptsächlich primären und sekundären sensomotorischen Kortexarealen zu einer kompensatorischen Rekrutierung von zusätzlichen Kortexarealen mit einer Verminderung an Inhibition im höheren Lebensalter, um unter kontrollierten Stimulationen möglicherweise das gleiche Outcome wie im jüngeren Alter zu gewährleisten. Auf Grund unserer Ergebnisse und denen von vorhergegangenen Studien stellen wir die These auf, dass es im höheren Alter bei elektrischer N. medianus-Stimulation zu einer verminderten transkallosalen Inhibition von ipsilateralen sensomotorischen Kortexarealen kommt. Dies deutet darauf hin, dass höheres Alter eine wesentliche Rolle bei Verarbeitungsprozessen im menschlichen Kortex in Bezug auf verschiedene periphere Stimuli spielen kann und bei der Interpretation von fMRT-Daten mit BOLD-Signalen vermehrt berücksichtigt werden sollte, insbesondere bei solchen Studien, bei denen eine vermehrte Aktivierung von Kortexarealen bei älteren und Deaktivierung bei jüngeren Probanden festgestellt werden.