Dopaminergic Impact on External Brain Stimulation-Induced Neuroplasticity in Human Motor Cortex

Abstract

Dopamin ist ein wichtiger Modulator der Neuroplastizität. Tierexperimente belegen eine Beeinflussung neurophysiologischer Grundlagen von Lernvorgängen sowie eine Modulation von Lernvorgängen selbst durch Dopamin. Hierbei liegt eine Modulation der Fokussierung von Netzwerkaktivität durch Dopamin nahe, die abhängig vom Grad der dopaminergen Aktivierung und verschiedenen Dopaminrezeptoren gegensätzlich ausgeprägt ist. Ziel des Vorhabens war die Charakterisierung der neuroplastizitätsmodulierenden Effekte des Dopamin im Humanexperiment durch Klärung, ob die Aktivierung unterschiedlicher Dopaminrezeptoren sich differentiell auf neuroplastische Effekte auswirkt und der Grad der Rezeptoraktivierung dosisabhängig mit einer neuroplastizitätsverändernden Wirkung verknüpft ist. Bei gesunden Probanden wurde fokale und nicht fokale Neuroplastizität im primären motorischen Kortex durch gepaarte assoziative Stimulation und transkranielle Gleichstromstimulation erzeugt. Neuroplastische Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit wurden durch transkranielle Magnetstimulation erfasst. In einer ersten Studie konnten wir zeigen, dass eine relative Verstärkung des D1-Rezeptors durch D2-Blockade Plastizität mit Ausnahme fazilitatorischer fokaler Plastizität eliminiert. Weitere Verstärkung der D1-Rezeptoraktivität restituierte Plastizität. Die Abhängigkeit neuroplastischer Exzitabilitätsveränderungen von der Stärke globaler dopaminerger sowie D2-Rezeptor-Aktivierung konnten wir in 2 weiteren Experimenten nachweisen: Hier zeigte sich ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Plastizität und dopaminerger Aktivierung, der unterschiedlich für fokale und nicht fokale Plastizität ausgeprägt war. Die Ergebnisse unserer Studien belegen erwartungsgemäß einen subrezeptorspezifischen und nichtlinearen Effekt dopaminerger Stimulation auf Neuroplastizität beim Menschen.