Einfluss verschiedener transkranieller Stimulationsverfahren auf die kortikale Exzitabilität

Abstract

Zur Erforschung der Neuroplastizität werden verschiedene Verfahren zur transkraniellen Stimulation des Kortex eingesetzt. Ziel aller Verfahren ist die Veränderung der Exzitabilität des Gehirns, was zu aktivitätsabhängiger Modifikation synaptischer Übertragung führt. Viele Studien berichten wirkungsvolle Effekte einzelner Stimulationsarten, ein abschließender Vergleich der verschieden Methoden fehlt bis heute. Ziel der vorliegenden Studie war es an einem Probandenkollektiv, die Effektivität zweier umfangreich untersuchten Stimulationsarten (Gleichstromstimulation und intermittierende Thetaburststimulation) und einer kürzlich entwickelten neuen Rauschstrommodalität miteinander zu vergleichen und gegen eine Sham-Stimulation abzugrenzen. In 4 separaten Sitzungen wurde bei 12 Studienteilnehmern das kortikale Repräsentationsareal eines kleinen Handmuskels mit Einzelpuls-TMS stimuliert. Nach Aufzeichnung der Baseline kamen in pseudorandomisierter Reihenfolge 10 min transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS, 1 mA), 10 min Rauschstromstimulation (tRNS, 1 mA), 3 min intermittierende Thetaburststimulation (iTBS, 600 Pulse) oder eine zehnminütige Sham-Stimulation zur Anwendung. Die Effektivität jeder einzelnen Stimulation wurde durch eine EMG-Ableitung der motorisch evozierten Potentiale am betreffenden Muskel quantifiziert und in festen Abständen (0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 90 Minuten) mittels Einzelpuls-TMS kontrolliert. Die Analyse der EMG-Daten zeigte, dass alle drei Stimulationsarten die Exzitabilität des Kortex im Vergleich zur Sham-Stimulation signifikant erhöhten. Interessanterweise unterscheidet sich hierbei der zeitliche Verlauf der erzielten exzitatorischen Effekte zwischen den Stimulationsarten. Im Gegensatz zu Voruntersuchungen konnte eine mindestens 90 minütige Erhöhung der Exzitabilität des Kortex ausschließlich für die der Gleichstromstimulation gefunden werden. Weitere Ergebnisse ergaben jedoch kein Unterschied im Betrag der Exzitabilitätserhöhung zwischen den einzelnen Stimulationsarten. Die in ei ner vorherigen Studie geäußerte Annahme, dass die multiple Öffnung von Natriumkanälen durch die Rauschstromstimulation zu substantiell höheren Effekten auf den Kortex führen könnte, konnte mit den Befunden der vorliegenden Studie nicht bestätigt werden Die unterschiedlichen zeitlichen Verläufe der Stimulationsarten legen auch weiterhin die Vermutung unterschiedlicher zugrunde liegender Wirkmechanismen nahe. Diese zu erforschen und die klinische Anwendung dieser entwicklungsfähigen Stimulationstechniken vorzubereiten sollte das Ziel weiterer experimenteller Untersuchungen auf dem Gebiet der transkraniellen Stimulation sein.