VERLUST VON HOCHLEVEL-TOP-DOWN-ERWARTUNGSSIGNALEN WERDEN NICHT DURCH GLEICHSTROMSTIMULATION IN CHRONISCHEN STADIEN EINER TRAUMATISCHEN GEHIRNVERLETZUNG MODULIERT

G. Rivera-Lillo1,2, F. Covarrubias2
1Universidad de Chile, Institut für Physiotherapie, Santiago, Chile, 2Clínica Los Coihues, Forschungs- und Entwicklungsabteilung, Santiago, Chile

Hintergrund: Psychomotorische Langsamkeit ist eine der Hauptursachen für Behinderungen, die von Menschen berichtet wird, die chronisch an mittelschweren bis schweren traumatischen Hirnverletzungen (CMS-TBI) leiden. Das Fehlen eines gemeinsamen theoretischen Rahmens zur Erklärung dieses Defizits hat die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien behindert, was zu einem reduzierten Satz von therapeutischen Instrumenten geführt hat, die für Physiotherapeuten in der klinischen Praxis verwendet werden können. Eine Beeinträchtigung der antizipatorischen Kontrolle wurde als zentraler Aspekt der psychomotorischen Langsamkeit vorgeschlagen, um die Schwierigkeit der Probanden zu erklären, ein normales Timing in der sensomotorischen Reaktion zu implementieren. Unter dem Predictive Coding Framework hängt die Fähigkeit, Ereignisse vorherzusehen, von der Fähigkeit ab, Vorhersagen auf aufeinanderfolgenden hierarchischen Ebenen zu generieren, und kann durch neurophysiologische Korrelate von Vorhersagefehlersignalen untersucht werden. Die Analyse ereignisbezogener Potenziale (ERP) ermöglicht es uns, mindestens 3 hierarchische Ebenen von Vorhersagefehlersignalen zu zerlegen: die Mismatch-Negativität (MMN; niedrige Ebene), die P3a (mittlere Ebene) und die P3b (hohe Ebene). Andererseits haben frühere Berichte gezeigt, dass eine nicht-invasive Hirnstimulation nützlich ist, um die motorische Reaktionszeit zu verbessern. Wir nehmen an, dass die psychomotorische Langsamkeit bei CMS-TBI mit der Beeinträchtigung der normalen Erzeugung von Top-Down-Prädiktionen auf hoher Ebene zusammenhängt, die durch eine externe Modulation der Erregbarkeit der Frontalbereiche verbessert wird.

Zweck: Um zu bestimmen, ob CMS-TBI-Patienten Störungen haben, um hochrangige Top-Down-Vorhersagen zu generieren, und um zu untersuchen, ob diese Störungen durch eine vorübergehende Erhöhung der neuralen Erregbarkeit moduliert werden, die durch eine externe, nicht-invasive Neuromodulation induziert wird.

Methoden: Elektroenzephalographische Aufzeichnungen wurden von 16 CMS-TBI-Probanden gesammelt. Psychomotorische Langsamkeit und andere kognitive Aspekte wurden durch eine neuropsychologische Batteriebewertung untersucht. Verhaltensmaße im Zusammenhang mit psychomotorischer Langsamkeit wurden bei einer einfachen Aufgabe zur motorischen Reaktionszeit gesammelt. ERPs wurden unter dem global-lokalen Paradigma gesammelt, einer Aufgabe, die verwendet wird, um Top-Down-Erwartungen zusammen mit Änderungen in der Vorhersagbarkeit von Bottom-Up-Informationen zu manipulieren. Unterschiede im ERP wurden durch nichtparametrisches statistisches Testen geschätzt. Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) wurde angewendet, um die Erregbarkeit der Frontalbereiche zu manipulieren. Als Kontrollbedingung wurde Schein-tDCS verwendet. Für die Kontraste zwischen echten und Scheineffekten haben wir parametrische statistische Analysen verwendet.

Ergebnisse: CMS-TBI-Subjekte haben eine bewahrte Fähigkeit, Top-Down-Vorhersagen auf niedrigen hierarchischen Ebenen zu generieren, indexiert durch die MMN-Antwort (N = 16, Clusterstat = -189.9, p = 0.016, korrigiert). Es fehlen jedoch Top-Down-Vorhersagen auf hochhierarchischen Ebenen, die von P3b indiziert werden. Interessanterweise ist P3a im Zusammenhang mit der Neuheitserkennung vorhanden (N = 16, Clusterstat = 266.4, p = 0.02, korrigiert). Die tDCS hat keinen Einfluss auf elektrophysiologische Marker oder Verhaltensmaße.

Schlussfolgerung(en): CMS-TBI-Patienten haben eine Beeinträchtigung der normalen Erzeugung von Top-Down-Vorhersagen auf hoher Ebene mit erhaltenen Antworten auf niedrigen hierarchischen Ebenen. Diese Ergebnisse deuten auf eine Beeinträchtigung bei der Erzeugung von Erwartungswerten hoher Ordnung hin, was die von CMS-TBI-Patienten berichtete psychomotorische Langsamkeit erklären könnte. Die tDCS über frontalen Bereichen haben keinen Einfluss auf die elektrophysiologischen oder Verhaltensmessungen.

Implikationen: Unsere Arbeiten tragen zum Verständnis der neurophysiologischen Mechanismen im Zusammenhang mit der psychomotorischen Verlangsamung bei, die eines der Hauptdefizite ist, von denen CMS-TBI-Patienten berichten. Gleichzeitig ermöglichen uns unsere Ergebnisse, therapeutische Instrumente zu erforschen, die in der Physiotherapieforschung im Zusammenhang mit der Wirkung von tDCS verwendet werden. 

Finanzierung, Danksagungen: Unterstützt von FONDECYT. Nr. 11191161.
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo. Chile.

Stichwort: Schädel-Hirn-Trauma, Transkranielle Gleichstromstimulation, Elektroenzephalographie (EEG)

Thema: Neurologie

War für diese Arbeit eine ethische Genehmigung erforderlich? Ja
Institution: Facultad de Medicina. Universidad de Chile.
Ausschuss: Comité de Ética para la Investigación en Seres Humanos
Ethiknummer: 169-2019. 118


Alle Autoren, Zugehörigkeiten und Abstracts wurden wie eingereicht veröffentlicht.

Zurück zur Auflistung