Podcasts about aktivierungsmuster

Heute habe ich einen längeren Spaziergang durch den Engl. Garten gemacht. Ich brauche das, um einfach runterzukommen, meine Gedanken zu ordnen oder um auf neue Ideen zu kommen. Auf dem Weg dorthin bog ich in einer kleinen Schwabinger Straße ab, weil ich sah, dass dort eine Ladeneinheit umgebaut wurde. Und ich interessiere mich immer sehr für sowas, auch um evtl. einen noch idealeren Platz für mein Gesangsstudio zu finden. Es war niemand auf der Baustelle, so ging ich in ein kleines Lokal daneben, das zwar offiziell geschlossen war, aber einige Menschen saßen dort und redeten miteinander. Ich fragte nach den Eigentümern oder Vermietern. Wir kamen ins Gespräch. Es stellte sich heraus, dass eine Dame die Köchin in dem Lokal war und sie erzählte mir, dass sie leidenschaftlich gern singe. Sie erzählte, manchmal würde sie sich in ihrem Bad einschließen, das Internetradio aufdrehen und bis zu einer Stunde mitsingen. Es würde sie total befreien, sie wäre dann völlig entspannt und alles würde sich in ihr lösen. Sie sei anschließend absolut glücklich. Ja, darüber haben wir ja schon gesprochen, dass Singen Glücksgefühle erzeugt. Aber was genau passiert währenddessen im Gehirn? Du hast sicher schon aus meinen Podcast-Episoden gehört, dass Singen den ganzen Menschen beansprucht – Körper, Geist und Seele. Musik und Singen im Besonderen verbindet aber auch die beiden Gehirnhälften miteinander. Es entstehen neue Vernetzungen im Gehirn. Musikergehirne sehen z.B. komplett anders aus, als die von Nichtmusikern. Man hat festgestellt, dass bei Musikern beide Gehirnhälften viel mehr verbunden sind. Hier kommen so viele Reize zustande wie sehen, hören, fühlen, räumlich sehen, Noten umsetzen, Rhythmus  u.v.m. Dabei gibt es eben kein spezielles Musikzentrum. Sondern es werden immer andere Bereiche im Gehirn positiv gereizt. Würde man seinem eigenen Gehirn beim Erlernen eines neuen Instrumentes zuschauen können, würde man sehen, dass bereits nach 20 Minuten erste neue Netzbahnen gelegt werden. Beim Singen wird dann noch mehr das Sprachzentrum gefördert. Die linke Gehirnhälfte ist normalerweise für die Sprache zuständig. Wird hier z.B. durch Schlaganfall das Gehirn geschädigt, fällt unser Sprachzentrum aus. Wir haben Mühe, etwas zu artikulieren. Durch bildgebende Verfahren konnte man feststellen, dass es beim Singen „zu einer stärkeren Aktivierung der Vokaltrakt-Regionen sowie zu einer größeren Dominanz in rechtshemisphärischen Hirnarealen kommt“. So Dr. Boris Kleber von der Universität Tübingen. Die Neurowissenschaften haben auch das bewiesen, was meine Lehrerin mir sagte und  ich schon lange meinen Schülern immer wieder predige: Denke den Ton vor und deine Stimmbänder führen ihn richtig aus. Dabei sage ich, stelle dir vor, er ist direkt auf Augenhöhe, auch wenn es ein vermeintlich hoher Ton ist. Das Gehirn lässt sich durch deine Gedanken täuschen. Es ist im Grunde alles eine innere Vorstellung. So fördert Singen auch die Visualisierung. Und das mentale Training. Ich habe z.B. häufig meine Rollen gelernt, in dem ich sie nur gedacht habe. Ich habe in Gedanken gesungen, ich habe die Regieanweisungen in Gedanken gemacht und mir das Gefühl, das ich in der Situation geistig vorgestellt. Du musst nicht immer laut sprechen oder singen, du kannst das genauso gut einfach in der geistigen Vorstellung machen. In einem Versuch mit einer Sängerin konnte Dr. Kleber und sein Team feststellen, dass nahezu identische Aktivierungsmuster im Gehirn entstanden, egal ob das Stück, in dem Fall war es „Caro mio ben“, richtig gesungen oder nur in Gedanken gesungen wurde. Musik und Gesang fördern den ganzen Menschen. Deshalb ist es auch so schade, dass heutzutage in den Kitas und Schulen das Singen immer weniger Platz bekommt. Ich muss das leider immer wieder sagen. Singen fördert das Erlernen von Sprachen, die Kommunikation untereinander und zusätzlich stärkt es die Gesundheit. „Musik macht Kinder kooperativer“, sagt Professor Dr. med. Altenmüller. Eckart Altenmüller, Neurologe und Musikmediziner, von der Hochschule für Musik, Theater und Medien in Hannover sagt weiter: "Singen ist eine sehr anspruchsvolle Aktivität, die viele Hirnbereiche beansprucht … Und deshalb ist es ein regelrechter Entwicklungsbeschleuniger." Aber nicht nur Kindern bringt Singen einen enormen Nutzen. Alzheimer-Patienten erhalten zumindest teilweise durch das Singen von bekannten Liedern die Erinnerung an bestimmte Situationen wieder. Stotterer haben über den Gesang keinerlei Probleme mit der Sprache und Schlaganfall-Patienten lernen über das Singen, wieder zu sprechen. Also sing bis der Arzt kommt … Likes, Teilen und Feedback sind willkommen. Und natürlich freuen wir uns auch über Kommentare und wenn der Beitrag gefallen hat über eine 5*-Rezension. :) Hier erfährst du mehr über mich: Gesang München Stimme - Klang - Haltung Folge mir auf Facebook: Stimme-Klang-Haltung

Der Erhalt der geistigen Leistungsfähigkeit bis ins hohe Alter spielt eine zentrale Rolle für die Gesellschaft der Zukunft und bildet das Hauptaugenmerk dieser Studie. Obwohl einige kognitive Funktionen konstant bleiben (z.B. Wortflüssigkeit) bzw. bis ins hohe Alter kontinuierlich ansteigen (z.B. verbales Wissen), nimmt die Mehrzahl der kognitiven Funktionen im Laufe des Erwachsenenalters ab. Von dieser Tendenz am stärksten betroffen sind die Verarbeitungsgeschwindigkeit und das Arbeitsgedächtnis. Diese Veränderungen werden begleitet von strukturellen Alterungsprozesses der grauen und weißen Hirnsubstanz. Sowohl eine Volumenminderung der grauen Substanz als auch eine verminderte Integrität der Faserverbindungen wird mit verringerten kognitiven Leistungen assoziiert. Studien der funktionellen Bildgebung deuten auf unterschiedliche Aktivierungsmuster bei jüngeren und älteren Probanden hin. Überaktivierung, verminderter Inhibierung und Dedifferenzierung führen bei älteren Probanden zu schlechterer Performanz. Auch eine geringere Effizienz und/ oder Kapazität der neuronalen Netzwerke wird berichtet. Allerdings treten auch kompensatorische zusätzliche (De-)Aktivierungen auf, die zum Erhalt oder zur Steigerung der Leistung beitragen. Der Alterungsprozess zeichnet sich aber auch durch große interindividuelle Unterschiede aus. Zur Beschreibung der Ursachen und Wirkmechanismen werden bio- psycho-soziale Modelle herangezogen, zu denen auch die Theorie der Kognitiven Reserve gezählt wird. Die Theorien der Reserve sind aus der Beobachtung entstanden, dass strukturelle Veränderungen des Gehirns, die durch Krankheiten, Verletzungen aber auch durch normale Alterungsprozesse bedingt sind, nicht bei allen Personen zwangsläufig zu Einbußen in der Kognition führen müssen. Die Modelle der Kognitiven Reserve führen aus, dass diese über das Leben hinweg erworben wird und bei Bedarf aktiviert werden kann. Als Operationalisierungen der Kognitiven Reserve wurden meist die Stellvertretervariablen hohe Bildung, hohe prämorbide Intelligenz, Herausforderungen im Beruf und bei Freizeitaktivitäten und gute Einbindung in soziale Netzwerke herangezogen. Einen Teilbereich der Kognitiven Reserve stellt die Neuronale Reserve dar, welche in der effizienteren oder flexibleren Nutzung neuronaler Netzwerke besteht. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der Leistung in einer Arbeitsgedächtnisaufgabe und ihrer funktionellen Aktivierungsmuster und dem Konstrukt der Kognitiven Reserve bei Berücksichtigung des Alters. Hierzu wurden 104 ältere gesunde Erwachsene im Alter zwischen 60 und 75 Jahren (M = 68,24 Jahre) und 40 jüngere gesunde Erwachsene im Alter zwischen 18 und 25 Jahren (M = 21,15 Jahre) untersucht. Die Studie beinhaltete eine umfassende neuropsychologische Testung am ersten Tag, in der Teilbereiche der Aufmerksamkeit, des Gedächtnisses und der exekutiven Funktionen erfasst wurden. Zudem wurde die Kognitive Reserve durch eine wiederholte Durchführung des Zahlen-Symbol-Tests und die Ermittlung der Zugewinne (Testing-the-limits-Verfahren) erhoben. Diese dynamische Testungsmethode weicht von den vielfach verwendeten Methoden der Stellvertretervariablen bewusst ab, da das so erhobene Maß der Definition der Kognitiven Reserve als Leistungspotential besser gerecht wird. Am zweiten Tag folgte die Durchführung einer Arbeitsgedächtnisaufgabe (n-back-Aufgabe) mit drei (bei den jüngeren Probanden vier) unterschiedlichen Schwierigkeitsstufen während mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanztherapie die Aktivierungsmuster des Gehirns aufgezeichnet wurden. Ergänzend wurden strukturelle MRT-Aufnahmen erhoben, welche zur Eruierung der Integrität der weißen Hirnsubstanz herangezogen wurden. Wie erwartet nahmen mit höherer Aufgabenschwierigkeit die Genauigkeit in der Arbeitsgedächtnisaufgabe ab und die Reaktionszeiten zu. Im Vergleich zu jüngeren Probanden reagierten ältere Probanden signifikant langsamer, wiesen mehr Fehler auf und wurden stärker von der Aufgabenschwierigkeit beeinflusst. Überraschend war die Tatsache, dass die Bearbeitung der Aufgabe bei Älteren und Jüngeren mit sehr unterschiedlichen kognitiven Funktionen zusammen hing: Alleine die Verarbeitungsgeschwindigkeit nahm in beide Gruppen eine zentrale Rolle ein. Mit steigender Aufgabenschwierigkeit zeigte sich bei beiden Gruppen eine steigende (De-) Aktivierung in den relevanten Bereichen, jedoch wurde bei älteren Probanden vor allem eine schwächere Deaktivierung des Ruhenetzwerks um den Precuneus beobachtet. Zusätzlich wurden Regionen identifiziert, in denen ein Zusammenhang zwischen der (De-)Aktivierung und dem Leistungsabfall zur Bedingung mit der höchsten Aufgabenschwierigkeit bestand. Während bei den Älteren eine geringere frontale Deaktivierung und höhere Deaktivierung im Precuneus mit einem Leistungserhalt einherging, bewirkte bei den Jüngeren eine höhere frontale Deaktivierung den Leistungserhalt. Die Kognitive Reserve wies in beiden Gruppen jeweils nur einen Zusammenhang mit der Leistung der schwierigsten Aufgabenbedingung auf, was einen Nachweis der externen Validität der verwendeten Operationalisierung, als Leistungspotential, welches bei Bedarf herangezogen werden kann, darstellt. Eine höhere Aktivierung im mittleren und inferioren frontalen Cortex korrelierte positiv mit der Kognitiven Reserve und war leistungsförderlich. Es zeigte sich eine Mediation des Zusammenhangs zwischen der Aktivierung und der Leistung durch die Kognitive Reserve. Dies deutet auf die Vermittlerrolle hin, welche durch die Reserve eingenommen wird. Einen Moderationseffekt der Kognitiven Reserve auf den Zusammenhang der strukturellen Integrität der weißen Substanz des gesamten Gehirns und der Leistung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe konnte nicht festgestellt werden. Die Ergebnisse legen zusammengenommen nahe, dass den älteren Probanden hauptsächlich durch gescheiterte Deaktivierung Leistungseinbußen entstanden, dass sie aber in der Lage waren, kompensatorisch weitere Regionen zur Bearbeitung der Aufgabe hinzuzuziehen. Die Kognitive Reserve bildet das Bindeglied zwischen Aktivierung und Leistung und sollte somit in mögliche Modelle mit aufgenommen werden. Insgesamt liefern die Ergebnisse dieser Arbeit einen Beitrag zur Grundlagenforschung im Bereich des kognitiven Alterns und der Kognitiven Reserve. Besonders der Zusammenhang der Kognitiven Reserve mit den fordernden Bedingungen und die Mediation des Zusammenhang zwischen Aktivierung und Leistung zeigen, dass die hier gewählte Operationalisierung ein valides Testinstrument für zukünftige Studien darstellt.

Gallensäuren stellen potente Signalmoleküle dar, die schon in geringen mikromolaren Konzentrationen, wie sie beim Menschen im Serum beobachtet werden, zentrale Leberzellfunktionen auf transkriptioneller und posttranskriptioneller Ebene beeinflussen. Die hydrophoben und potentiell toxischen Gallensäuren Lithocholsäure (LCA) und Chenodeoxycholsäure (CDCA) induzieren Apoptose und Cholestase, während hydrophile Gallensäuren hepatoprotektiv wirken können. Unter ihnen ist die antiapoptotisch und anticholestatisch wirksame Ursodeoxycholsäure (UDCA) von besonderer Bedeutung. UDCA stellt derzeit das einzige wirksame Therapeutikum bei chronischen cholestatischen Leberkrankheiten dar. Die vorliegende Arbeit untersuchte die Bedeutung intrazellulärer Signaltransduktionswege für die choleretischen, (anti-)cholestatischen und (anti-)apoptotischen Wirkungen physiologischer Gallensäuren in verschiedenen experimentellen Modellen. Hauptziel der Arbeit war die genauere Charakterisierung (i) der für den klinisch bedeutenden anticholestatischen Effekt des Taurinkonjugats der Ursodeoxycholsäure (TUDCA) verantwortlichen Signaltransduktionswege, und (ii) der zentralen Stellung von PI3-Kinasen in der intrazellulären Signalvermittlung der biologischen Effekte hydrophiler und hydrophober Gallensäuren. Im Modell der isoliert perfundierten Rattenleber untersuchten wir die anticholestatische und hepatoprotektive Wirkung der TUDCA in der intakten Leber unter Einsatz pharmakologischer Enzyminhibitoren. Als Leberfunktionsparameter dienten quantitativer Gallenfluß, Sekretion des Modellsubstrats der Konjugatexportpumpe Mrp2, GS-DNP, in die Galle und als Marker der Leberzellschädigung die hepatovenöse LDH-Freisetzung. Simultane Hemmung der cPKCa und der PKA, nicht aber Hemmung von cPKCa oder PKA allein antagonisierte bei Taurolithocholsäure (TLCA)-induzierter Cholestase die protektive Wirkung der TUDCA. Gallenfluß und GS-DNP-Sekretion waren unter gleichzeitiger Hemmung beider Signalwege signifikant reduziert, wohingegen die LDH-Freisetzung deutlich erhöht war. Die Ergebnisse zeigen, dass der posttranskriptionell vermittelte anticholestatische Effekt der TUDCA im etablierten Modell TLCA-induzierter Cholestase durch einen kooperativen cPKC- und PKA-abhängigen Signalweg vermittelt wird. Mitogenaktivierte Proteinkinasen Erk1/2- und p38-abhängige Signalwege hingegen, die als Vermittler von TUDCA-induzierter Cholerese unter nicht-cholestatischen Bedingungen beschrieben wurden, waren im untersuchten Modell ohne Bedeutung für die anticholestatische Wirkung der TUDCA. Mit Hilfe der neu etablierten Biotinylierung von Membranproteinen konnten wir in Ntcp-transfizierten humanen Hepatomzellen (HepG2-Ntcp) zeigen, dass TUDCA unter Cholestase die Insertion von MRP2 in die Hepatozytenmembran anregt. Dieser für die klinische Wirksamkeit der (T)UDCA potentiell bedeutende und im Tiermodell von uns vorbeschriebene Wirkmechanismus konnte damit erstmals in einem humanen Modell nachvollzogen werden. Ein weiterer in vitro Ansatz untersuchte die Phosphorylierung von aus HepG2-Ntcp immunopräzipitiertem MRP2 durch die als Gallensäureneffektoren diskutierten Proteinkinasen cPKCa, nPKCe und PKA. Alle drei Proteinkinasen phosphorylierten, durch den PKC/PKA-Inhibitor Staurosporin hemmbar, MRP2. Diese Phosphorylierung könnte, wie für die Gallensäurentransporter BSEP und NTCP bereits gezeigt, Einfluss auf Aktivität und Membraninsertion von MRP2 haben. Der funktionellen Bedeutung der PI3-Kinasen, welchen in den bisher entschlüsselten Signalwegen sowohl hydrophober/toxischer wie auch hydrophiler/protektiver Gallensäuren eine zentrale Rolle zugesprochen worden war („PI3-Kinasen-Paradoxon“), galten unsere in vitro Untersuchungen zur Aktivität der Isoformen der Klasse I PI3-Kinasen p110a, p110b und p110g nach Stimulation von primären Rattenhepatozyten mit TLCA, GCDCA, TCA und TUDCA in einem neu etablierten isoformspezifischen Kinaseassay. Dabei zeigte sich für jede Gallensäure ein für sie spezifisches Aktivierungsmuster unterschiedlicher PI3-Kinase-Isoformen. PI3-Kinase p110g wurde dabei spezifisch durch die cholestatisch und apoptotisch wirkenden Gallensäuren TLCA und GCDCA aktiviert. In HepG2-Ntcp-Zellen untersuchten wir daher die Bedeutung von p110g für Gallensäuren-induzierte Apoptose nach deren pharmakologischer Hemmung bzw. nach Transfektion mit siRNA gegen p110g. Die apoptotische Wirkung u.a. der Gallensäuren TLCA und GCDCA war unter beiden Methoden der p110g-Antagonisierung deutlich reduziert, wie sowohl in einem Caspase3/7-Assay als auch morphologisch evaluiert. Gallensäuren-unabhängige Apoptose, durch Etoposid bzw. TNFa ausgelöst, war p110g-unabhänig. Die Bedeutung der Aktivierung der PI3-Kinase-Isoform p110a durch TUDCA ist durch weitere experimentelle Untersuchungen zu klären. Die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit tragen zum Verständnis der komplexen Signalgebung im Rahmen cholestatischer Leberschädigung und der therapeutischen Wirkung der (T)UDCA bei und sind damit für die Entwicklung neuer Therapiestrategien bei cholestatischen Leberkrankheiten potentiell von Bedeutung.

Das Krankheitsbild der Schizophrenie und seiner Subtypen ist bis heute Gegenstand vieler Untersuchungen. Man geht bei der Klärung der Pathophysiologie neben vielen anderen Ursachen davon aus, dass für die bestimmten Sybtypen der Schizophrenie bestimmte cerebrale Netzwerkveränderungen verantwortlich sind. Patienten mit einer katatonen Schizophrenie zeigen in ihrer Symptomatik unter anderem mit Erstarren, Haltungsverharren, Mutismus und anderen ähnlichen psychomotorischen Symptomen Schwierigkeiten bei der Ausführung und Durchführung selbst-initiierter Bewegungen, wobei möglicherweise eine funktionelle Netzwerkdysfunktion im Bereich der medialen motorischen Schleife, die hauptsächlich selbst-initiierte Bewegungen vermittelt, zugrunde liegt. Um dies darzustellen wurde in der hier vorgelegten Arbeit die funktionelle Magnetresonanztomographie als bildgebendes Verfahren angewendet, mit dem sich funktionelle Vorgänge im menschlichen Gehirn durch dadurch veränderten regionalen cerebralen Blutfluss bildlich darstellen lassen. Ziel der Studie war es, die cerebralen Aktivierungsmuster kataton schizophrener Patienten mit einem gesunden Probandenkollektiv mittels BOLD-Kontrast in einer fMRT-Untersuchung während eines speziellen motorischen Paradigmas mit extern-getriggerten und selbst-initiierten Fingerbewegungen zu vergleichen. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der Darstellung der BOLD-Aktivierungslevel der Anteile der medialen Schleife der Motorik (SMA, Basalganglien und ventrolateralem bzw. ventral anteriorem Thalamuskern), unter der Annahme, dass spezifische Teile dieser Strukturen bei katatonen Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden verringerte BOLD-Aktivierungslevel bei selbst-initiierten Bewegungen aufweisen. Die vorliegende Studie sollte zwei Fragen beantworten: 1. Zeigen Patienten mit einer katatonen Schizophrenie verminderte BOLD-Level im Bereich der medialen Schleife der Motorik bei selbst-initiierten Bewegungen im Vergleich zu Gesunden? 2. Gibt es Unterschiede im BOLD-Aktivierungslevel zwischen Patienten mit katatoner Schizophrenie und Gesunden innerhalb der lateralen Schleife der Motorik bei extern-getriggerten Bewegungen? Hierzu wurde für die vorliegende Arbeit ein Kollektiv von Patienten mit der Diagnose einer katatonen Schizophrenie und ein nach Alter, Ausbildungsjahren und Händigkeit gematchtes gesundes Kontrollkollektiv rekrutiert, bei denen sorgfältig Erkrankungen, insbesondere andere psychiatrische oder neurologische Erkrankungen ausgeschlossen wurden, die Einfluss auf die Gehirnmorphologie haben können. Psychopathologische Daten der Patienten zum Untersuchungszeitpunkt wurden sorgfältig mit standardisierten Fragebögen erhoben und dokumentiert. Die Probanden wurden mit einem 1.5 Tesla Magnetom Vision in der Abteilung für Neuroradiologie am Klinikum Großhadern untersucht. Es wurde nach Sichtung bereits vorliegender Literatur ein passendes Stimulationsparadigma entworfen und angewendet. Die statistische Auswertung der erhobenen Daten erfolgte mit dem Programm SPM 99. Die Ergebnisse zeigen, dass Patienten mit einer katatonen Schizophrenie bei der Ausführung selbst-initiierter Bewegungen im Vergleich zu Gesunden signifikant geringere BOLD-Aktivierungslevel in den Bereichen der medialen motorischen Schleife aufweisen als Gesunde. Daneben zeigt sich, dass die Vermittlung extern-getriggerter Bewegungen über die laterale Schleife der Motorik nicht beeinträchtigt ist. Dies lässt auch im Vergleich mit der vorbestehenden Literatur den Schluss zu, dass die bestehenden motorischen Symptome bei der katatonen Schizophrenie möglicherweise als Störung des cerebralen Netzwerkes, das selbst-initiierte Bewegungen vermittelt zu verstehen ist.

Zur visuellen Exploration der Umwelt stehen uns verschiedene bewusste und unbewusste Augenbewegungen zur Verfügung. Mit diesen Bewegungsprogrammen sind wir in der Lage das Abbild des Gesichtsfeldes auf der Retina in Anpassung an die aktuellen Erfordernisse der Situation zu verschieben. Drei basale Sequenzen dieses Repertoirs an Augenbewegungen stellen Sakkaden, Smooth Pursuit und der optokinetische Nystagmus (OKN) dar. Die schnellen Augenbewegungen der Sakkaden, die zur ständigen Neuausrichtung des Blickes auf visuelle Ziele dienen, können sowohl reflektorisch als auch willkürlich getriggert werden. Beim Smooth Pursuit handelt es sich um eine bewusste, langsame Augenfolgebewegung, die zur Beobachtung von bewegten Einzelobjekten dient. Im Gegensatz dazu bewirkt der reflektorische optokinetische Nystagmus durch die Kombination einer langsamen Folgebewegung mit einer schnellen Rückstellsakkade in Gegenrichtung eine Stabilisierung des retinalen Abbildes der Umwelt bei Eigenbewegung des Individuums. Zur Ausführung der einzelnen Programme wird jeweils ein komplexes neuronales Netzwerk im Cortex aktiviert. Bestimmte umschriebene Regionen, die auf die Steuerung und Koordination von Augenbewegungen, sowie auf die Verarbeitung bewegter visueller Reize spezialisiert sind, werden im Wechsel oder in Kombination aktiviert und setzen im Zusammenspiel mit anderen Zentren der Wahrnehmung und Informationsverarbeitung die Bewegungsabläufe um. Eine Schlüsselrolle spielen hier die sogenannten Augenfelder: das frontale Augenfeld (FEF), das parietale Augenfeld (PEF) sowie das für die Bewegungswahrnehmung essentielle Areal MT/V5 der temporo-occipital Region. Die genaue anatomische Lokalisation und Lagebeziehungen der einzelnen Areale untereinander sowie evtl. Subspezialisierungen für bestimmte Funktionen sind jedoch bisher nicht geklärt und Gegenstand aktueller wissenschaftlicher Untersuchungen. Um die bisherigen Erkenntnisse aus elektrophysiologischen tierexperimentellen Studien und funktionellen Experimenten zur corticalen Steuerung der Okulomotorik am Menschen weiter zu spezifizieren war es Ziel dieser Studie folgende zwei Fragestellungen zu beantworten: • OKN setzt sich aus einer dem Smooth Pursuit vergleichbaren langsamen Augenfolgebewegung und einer schnellen Rückstellsakkade zusammen. Wird OKN durch ein eigenes kortikales Netzwerk kontrolliert, das parallel zu dem des Smooth Pursuit und dem der Sakkaden angelegt ist? Oder wird OKN durch die beiden Systeme von Smooth Pursuit und Sakkaden, die jeweils einzelne Komponenten der bei OKN ausgeführten Augenbewegungen darstellen, mitgesteuert? • Zeigen die Aktivierungsmuster für die drei Paradigmen im Bereich des FEF, des PEF und MT/MST lediglich eine Unterteilung in subspezialisierte Regionen zur Steuerung der einzelnen Okulomotorikparadigmen (Sakkaden, Smooth Pursuit, OKN)? Oder lassen sich weitere funktionell spezifische Unterregionen innerhalb dieser Paradigmen nachweisen? Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) wurden über den Blood Oxygen Level Dependent (BOLD) Effekt bei 14 Probanden die unterschiedlichen corticalen Aktivierungen während der Durchführung von Sakkaden, Smooth Pursuit und OKN erfasst und analysiert. Die Auswertung der fMRT Datenserie erfolgte mittels Statistical Parametric Mapping (SPM). Anschließend wurden die in der Gruppenstudie signifikant aktivierten Areale der anatomischen Lokalisation zugeordnet und die entsprechenden Brodmann Areale ermittelt. Es zeigte sich, dass sich in den drei untersuchten sensomotorischen Kortexregionen die Aktivierungen der Paradigmen der Sakkaden und des Smooth Pursuit zusammengenommen nicht der Aktivierung während OKN entsprechen. Durch die Subtraktion der Aktivierungen der Sakkaden oder Smooth Pursuit von OKN erhält man nicht das aktivierte Areal des jeweils anderen Paradigmas. Die Aktivierungen liegen in geringfügig differenten Unterregionen der Augenfelder bzw. MT/V5 mit teilweisen Überlappungen. Diese Ergebnisse stützen die These der Existenz eines dritten, parallelen corticalen Systems für die Steuerung des OKN, zusätzlich zu den bereits bekannten Netzwerken zur Ausführung von Smooth Pursuit und Sakkaden. Werden die Aktivierungen innerhalb der einzelnen Paradigmen näher analysiert, ergibt sich im FEF und PEF für alle drei Bewegungssequenzen eine Unterteilung der aktivierten Cluster in zwei Unterregionen, die voneinander zu trennen sind. Diese ist für Sakkaden im FEF bereits in der Literatur vorbeschrieben. Diese einzelnen Anteile werden möglicherweise in Abhängigkeit von den Details der jeweilig verwendeten Aufgabenstellung des entsprechenden Okulomotorik-Paradigmas unterschiedlich stark aktiviert. Dies stellt eine potentielle Erklärung für die in der bisherigen Literatur angegebene breite Varianz der Talairach Koordinaten des FEF dar. Für das PEF konnten in verschiedenen Studien ebenfalls in Abhängigkeit von unterschiedlichen Paradigmen in Übereinstimmung mit den hier vorliegenden Daten bereits mehrere im Sulcus intraparietalis aufgereihte Unterregionen nachgewiesen werden. Im Unterschied hierzu zeigen die Aktivierungen der Region MT/V5 keine eindeutige Unterteilung in einzelne Anteile.

Ziel. Thema der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der zerebralen Schmerzverarbeitung. Mit der Methode der funktionellen Magnetresonanztomographie sollten Kortexareale lokalisiert werden, die bei thermischer Schmerzreizung am linken Vorfuß eine Aktivitätszunahme zeigen. Ziel war es, diese unter standardisierten Bedingungen reproduzierbar nachzuweisen und damit die Voraussetzung zu schaffen, Veränderungen dieser Aktivierungen bei Sauerstoff- und Analgetikagabe zu erfassen. Methodik. Zunächst wurden die physikalischen Grundlagen der Bilderzeugung mittels Magnetresonanztomographie vorgestellt. Dabei wurde insbesondere auf die funktionelle Bildgebung und die zugrunde liegende Physiologie eingegangen. Im speziellen Methodikteil wurden das untersuchte Kollektiv (6 gesunde Probanden) und der Versuchsablauf beschrieben. An einem 1,5 Tesla Magnetresonanztomographen wurden mit Hilfe von T2*-gewichteten Sequenzen funktionelle Bilddaten der Probandengehirne bei schmerzhafter und neutraler thermischer Stimulation am linken Fußrücken aufgezeichnet. An vier der Probanden wurden diese Messungen jeweils viermal wiederholt, um schmerzspezifische zerebrale Aktivierungen zu erfassen und deren intra- und interindividuelle Variabilität zu überprüfen. Im Anschluss wurden diese funktionellen Messungen an allen Probanden ohne und mit Gabe von Sauerstoff durchgeführt, um einen denkbaren negativen Effekt der bei Analgetikagabe erforderlichen Sauerstoffapplikation auf die Darstellung der zerebralen Aktivierungen auszuschließen. Damit waren die Voraussetzungen geschaffen, die Auswirkungen von Schmerzmedikamenten auf die zerebrale Aktivität bei Schmerzreizen zu untersuchen. In einem Pilotversuch wurde die beschriebene Messmethodik bei drei Probanden unter Gabe von Remifentanil, Metamizol und Kochsalzlösung in randomisierter Abfolge eingesetzt. Die Auswertung der funktionellen Bilddaten erfolgte anhand des General Linear Model (Softwarepaket FSL). Hiermit konnten sowohl individuelle zerebrale Aktivierungen erfasst, als auch Gruppenanalysen durchgeführt werden. Ergebnisse. Bei den Experimenten zur Lokalisation der zerebralen Aktivierungen konnten bei schmerzhafter Stimulation aktivierte Areale am häufigsten im frontalen Operculum und benachbarten Inselkortex, im dorsolateralen präfrontalen Kortex, im Gyrus frontalis medius, im anterioren Cingulum und im parietalen Operculum/SII Kortex nachgewiesen werden. Weniger häufig konnten Aktivierungen im primären somatosensorischen Kortex, im Thalamus, im Temporallappen, in den Basalganglien und im Hirnstamm nachgewiesen werden. Diese waren meist beidseits vorhanden, zeigten jedoch eine Betonung der kontralateral zur stimulierten Körperhälfte gelegenen Hirnhemisphäre. Im Vergleich mit der Neutralmessung stellten sich die aktivierten Areale im frontalen Operculum und der vorderen Inselregion, im anterioren Cingulum und in den Basalganglien als schmerzspezifisch dar. Die Aktivierungen im parietalen Operculum/SII Kortex konnten erst bei niedrigerem Signifikanzniveau nachgewiesen werden. Der interindividuelle Vergleich zeigte bei zwei der Probanden eine gute Übereinstimmung mit den zerebralen Aktivierungen der Gesamtgruppe. Zwei weitere Probanden wiesen jedoch ein deutlich unterschiedliches Aktivierungsmuster auf. Bei der intraindividuellen Analyse zeigte sich eine gute Reproduzierbarkeit der aktivierten Areale. Bei den Experimenten mit Sauerstoffgabe konnte ein negativer Effekt auf die Darstellung der zerebralen Aktivierungen ausgeschlossen werden. Bei Gabe von Remifentanil konnte der aus der klinischen Erfahrung bekannte ausgeprägte analgetische Effekt der Substanz beobachtet werden. In der funktionellen MRT ließen sich nach Gabe von Remifentanil keine zerebralen schmerzspezifischen Aktivierungen darstellen. Allerdings ergaben Kontrollmessungen bei visueller Stimulation ebenfalls eine Abnahme der zerebralen Aktivierungen. Bei Gabe von Metamizol konnte unter den gewählten Versuchsbedingungen kein analgetischer Effekt registriert werden. Als Erklärung kommt einerseits die niedrig gewählte Dosierung, andererseits die Pharmakokinetik der Substanz in Betracht. Eine Änderung des zerebralen Aktivierungsmusters konnte bei den drei untersuchten Probanden nicht objektiviert werden. Schlussfolgerung. Mit der funktionellen Magnetresonanztomographie war es möglich, durch Schmerzreize ausgelöste zerebrale Aktivierungen darzustellen. Diese Daten können als Grundlage für weitere Experimente mit schmerzmodulierenden Medikamenten dienen. Die gewählten Rahmenbedingungen der fMRT-Messungen gewährleisten die notwendige Sicherheit der Probanden während der Applikation von Schmerzmedikamenten, ohne die Darstellbarkeit der zerebralen Aktivierungen zu beeinträchtigen. Aussagen über die Wirkung von opioidartigen und nichtopioidartigen Analgetika müssen jedoch noch an einer größeren Gruppe von Probanden evaluiert werden.

In unserer Studie untersuchten wir das motorische Handareal von Patienten und gesunden Probanden mit der funktionellen Magnetresonanztomographie. Unsere Hypothese war, dass bei Patienten nach Schlaganfall bei Bewegung der paretischen Hand Hirnareale aktiviert werden, die bei Gesunden nur unter maximaler Kraft oder Geschwindigkeit benützt werden. Außerdem sollten andere Einflussgrößen auf das zerebrale Aktivierungsmuster von Gesunden wie Händigkeit oder unterschiedliche motorische Fertigkeiten analysiert werden. Die Einleitung soll einen kurzen Überblick über die wichtigsten Methoden und Erkenntnisse der Erforschung des motorischen Handareals wiedergeben. Es wird auf die Reorganisation nach zerebralem Schlaganfall unter Berücksichtigung der vorhandenen Literatur eingegangen. Die für die funktionelle MRT wichtigen technisch-physikalischen Zusammenhänge werden im Kapitel methodische Grundlagen dargestellt. Im speziellen Methodikteil wird das untersuchte Kollektiv (25 gesunde Personen und 7 Patienten nach Schlaganfall), das Messprotokoll und der Versuchsaufbau beschrieben. Bei allen fMRT-Messungen wurden die Kraft und Geschwindigkeit der Fingerbewegungen mit hydraulischen Druck-aufnehmern aufgezeichnet. Auch die Methoden der Bildnachverarbeitung, insbesondere die Korrelationskoeffizientenanalyse und das verwendete Bewegungskorrekturprogramm, werden vorgestellt. Im Ergebnisteil werden die gesunden Probanden und die Patienten nach Schlaganfall auf die kortikalen Aktivierung in der Zentralregion, der Postzentralregion, die Präzentralregion und der Supplementären Motorregion (SMA) untersucht. Bei den gesunden Probanden zeigte sich eine Zunahme der Aktivierungen in der ipsilateralen und kontralateralen Zentral-, Postzentral- und Präzentralregion sowie in der SMA bei zunehmendem Schwierigkeitsgrad der Fingerbewegungen hinsichtlich Kraft und Frequenz. In Untergruppen mit verschiedenen motorischen Fertigkeiten fanden sich die stärksten Aktivierungsanstiege in der Gruppe der geübten Probanden. Bei Patienten nach Schlaganfall mit handbetonter Parese zeigte sich in der Frühphase bei Bewegung der betroffenen Hand im Vergleich zur nicht betroffenen Hand eine verstärkte Aktivierung in der primär motorischen Region der ipsilateralen und kontralateralen Hemisphäre, der SMA, sowie im Bereich des prämotorischen Kortex und der Postzentralregion beidseits. In der Spätphase nach Infarkt zeigte sich eine Entwicklung in Richtung eines normalen kortikalen Aktivierungsmusters einhergehend mit einer zumeist guten Rückbildung der Symptome. Dabei lagen die Infarkte in der Regel subkortikal oder im Verlauf der Pyramidenbahn. Der primäre Motorkortex war ausgespart bzw. in zwei Fällen nur teilweise tangiert. Das Aktivierungsmuster nach Schlaganfall war gut vergleichbar mit den Aktivierungen bei gesunden Probanden unter forcierter Handbewegung. Demnach scheinen die Patienten vorhandene Verschaltungswege zu nutzen, die bei Gesunden nur unter Maximalbedingungen beansprucht werden.