Veränderung der motorkortikalen Exzitabilität durch eine kontrollierte Sportintervention bei Menschen mit einer Schizophrenie und gesunden Teilnehmern
Alteration of the motor cortical Excitability controlled by a Sports intervention in people with one schizophrenic and healthy participants
by Katrin Levold
Date of Examination:2022-04-12
Date of issue:2022-04-01
Advisor:Prof. Dr. Thomas Wobrock
Referee:Prof. Dr. Andrea Antal
Referee:PD Dr. Sabine Sennhenn-Kirchner
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Description:Dissertation
Abstract
English
Compared to a healthy control group, people with schizophrenia have a impaired neuroplasticity. In many investigations with the help of the TMS in schizophrenic patients has shown reduced motor-cortical inhibition will. For sports interventions, especially aerobic endurance training, several studies positive effects on cognition and neuroplasticity in healthy people and in people with schizophrenia. In my dissertation it was examined for the first time whether the motor cortical Excitability over the left and right primary motor cortex measured with Paradigms of diagnostic TMS, through a three-month plasticity-inducing Sports intervention in people with one schizophrenia and one healthy Participant group changed significantly and whether there was a difference between the groups result in significant differences. The subjects for this investigation were selected as part of the main study "Exercise-II", which from 2010 to 2013 at the Clinic for Psychiatry and Psychotherapy University Medicine Göttingen was recruited. For my Doctoral thesis People with a diagnosis of schizophrenia who are inpatient or outpatient in the clinic for psychiatry and psychotherapy of the university medicine Göttingen were treated, and healthy participants from the ergometry groups of the Main study (not from the foosball group), recruited. In my study, 17 include people with schizophrenia and 16 matched controlsthree times a week) and after six weeks an additional computer-based cognitive training (CogPack over 30 minutes, twice a week). The excitability of Motor cortices were examined before (Visit 1, Day 0) and after this three months ongoing program (visit 3, day 84) measured with the help of the TMS and thereby the Intensity with which a motor evoked potential (MEP) of 1 mV is evoked (S1 mV), the resting motor threshold (RMT), the contralateral cortical Innervation silence (CSP) at a stimulus intensity of 120% and 150% of the RMT, the short latency Interval intracortical inhibition (SICI at 3 ms interstimulus interval) and the intracortical facilitation (ICF at 7 ms and 15 ms interstimulus interval). je according to paradigm and hemisphere, the readings after three months could be at 7-15 People with schizophrenia and 10-12 healthy controls will be surveyed. Overall, there were no significant differences in the effects between the groups (time x group interaction in the repeated measures analysis of variance), but it there was an increase in S1 mV (F(1,17) = 5.334, p = 0.034) and in both groups CSP 150% (F(1,19) = 8.795, p = 0.008) over the left hemisphere. With this it was possible for the first time to use a small random sample in the sense of a longitudinal proof-of-concept Study proves that aerobic endurance sports (ergometer training) over three months to an improved motor-cortical inhibition not in all (such as e.g. the SICI) but can lead in some paradigms (S1 mV, CSP). However, these indications must first be confirmed in a further study with a larger number of subjects and exclusive sports intervention (without cognitive training) to an assumed effect on inhibitory, GABAergic, motor-cortical networks in the Sense of neuroplasticity improved by sport in healthy and schizophrenic individuals to accept sick people. As an outlook, it should be emphasized that not only in healthy people, but also in humans with schizophrenia and inhibitory deficits in this area, neuroplastic Changes are induced by sport and continue to be used therapeutically could. three months of aerobic endurance training (bicycle ergometry over 30 minutes,
Keywords: schizophrenia; controlled sports intervention; motor cortical excitability
German
Menschen mit Schizophrenie weisen im Vergleich zu einer gesunden Kontrollgruppe eine beeinträchtigte Neuroplastizität auf. So konnte in vielen Untersuchungen mit Hilfe der TMS bei schizophren Erkrankten eine verringerte motorkortikale Inhibition gezeigt werden. Für Sportinterventionen, insbesondere aerobes Ausdauertraining, ergaben sich in mehreren Studien positive Effekte auf die Kognition und Neuroplastizität bei Gesunden und bei Menschen mit Schizophrenie. In meiner Dissertation wurde nun erstmals untersucht, ob sich die motorkortikale Exzitabilität über dem linken und rechten primärmotorischen Kortex, gemessen mit Paradigmen der diagnostischen TMS, durch eine dreimonatige plastizitätsinduzierende Sportintervention bei Menschen mit einer Schizophrenie und einer gesunden Teilnehmergruppe signifikant verändert und ob sich zwischen den Gruppen hierbei signifikante Unterschiede ergeben. Die Probanden für diese Untersuchung wurden im Rahmen der Hauptstudie „Exercise-II“, welche von 2010 bis 2013 an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Universitätsmedizin Göttingen durchgeführt wurde, rekrutiert. Dabei wurden für meine Doktorarbeit Menschen mit der Diagnose einer Schizophrenie, welche stationär oder ambulant in der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Universitätsmedizin Göttingen behandelt wurden, und gesunde Teilnehmer aus den Ergometriegruppen der Hauptstudie (nicht aus der Tischfußballgruppe), rekrutiert. In meine Studie konnten 17 Menschen mit Schizophrenie und 16 gematchte Kontrollpersonen eingeschlossen werden, die ein dreimonatiges aerobes Ausdauertraining (Fahrradergometrie über 30 Minuten, dreimal pro Woche) und nach sechs Wochen ein zusätzliches computerbasiertes kognitives Training (CogPack über 30 Minuten, zweimal pro Woche) erhielten. Die Erregbarkeit der motorischen Kortices wurde vor (Visite 1, Tag 0) und nach diesem drei Monate andauernden Programm (Visite 3, Tag 84) mit Hilfe der TMS gemessen und dabei die Intensität, mit der ein motorisch evoziertes Potential (MEP) von 1 mV hervorgerufen wird (S1 mV), die motorische Reizschwelle in Ruhe (RMT), die kontralaterale kortikale Innervationsstille (CSP) bei einer Reizintensität von 120 % und 150 % der RMT, die Shortlatency Interval Intracortical Inhibition (SICI bei 3 ms Interstimulusintervall) und die intrakortikale Fazilitation (ICF bei 7 ms und 15 ms Interstimulusintervall) bestimmt. Je nach Paradigma und Hemisphäre konnten die Messwerte nach drei Monaten bei 7-15 Menschen mit Schizophrenie und 10-12 gesunden Kontrollen erhoben werden. Insgesamt ergaben sich keine signifikanten Unterschiede der Effekte zwischen den Gruppen (Zeit x Gruppe Interaktion in der Messwiederholungs-Varianzanalysen), aber es zeigte sich in beiden Gruppen ein Anstieg der S1 mV (F(1,17) = 5,334, p = 0,034) und der CSP 150 % (F(1,19) = 8,795, p = 0,008) über der linken Hemisphäre. Damit konnte erstmals an einer kleinen Stichprobe im Sinne einer longitudinalen Proof-ofconcept- Studie nachgewiesen werden, dass aerober Ausdauersport (Ergometertraining) über drei Monate zu einer verbesserten motorkortikalen Inhibition nicht in allen (wie beispielsweise der SICI), aber in einigen Paradigmen (S1 mV, CSP) führen kann. Diese Hinweise müssen allerdings erst in einer weiteren Studie mit höherer Probandenzahl und ausschließlicher Sportintervention (ohne kognitives Training) repliziert werden, um einen anzunehmenden Effekt auf inhibitorische, GABAerge, motorkortikale Netzwerke im Sinne einer durch Sport verbesserten Neuroplastizität bei Gesunden und schizophren Erkrankten annehmen zu können. Als Ausblick ist hervorzuheben, dass nicht nur bei Gesunden, sondern auch bei Menschen mit einer Schizophrenie und inhibitorischen Defiziten in diesem Bereich, neuroplastische Veränderungen durch Sport induziert werden und therapeutisch weiter genutzt werden könnten.
Schlagwörter: motorkortikalen Exzitabilität; kontrollierte Sportintervention; Schizophrenie