Wirkmechanismen anodaler Gleichstromstimulation bei Patienten mit wiederholten Schädelhirntraumata - Eine multimodale Analyse mittels Elektrophysiologie, MR-Spektroskopie und funktioneller MRT

• Antragstellerin: Professorin Dr. Agnes Flöel
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240331393

Jährlich erleiden etwa 270.000 Menschen in Deutschland eine Gehirnerschütterung (Schädelhirntrauma, SHT). Bei Risikosportarten wie Eishockey und American Football ist die Häufigkeit, ein SHT zu erleiden mit bis zu 5%/Jahr besonders hoch. Wiederholte SHTs führen oft zu kognitiven und motorischen Defiziten und konnten in epidemiologischen Studien als unabhängiger Risikofaktor für die Entwicklung einer Demenz vom Alzheimertyp identifiziert werden.Nach wiederholten SHTs kommt es zu einer lebenslang erhöhten Aktivität der g-Aminobuttersäure (GABA) im Gehirn. GABA hat einen inhibitorischen Einfluss auf die Ausbildung synaptischer Plastizität (engl. long-term potentiation, LTP). Die erhöhte GABA-Aktivität und damit verbundene verminderte LTP konnte bei Sportlern mit wiederholten SHTs in der Anamnese bereits nachgewiesen werden, und ist möglicherweise für die kognitiven Defizite bei diesen Personen verantwortlich.Ein viel versprechendes Verfahren, sowohl GABA zu senken als auch Lernfähigkeit und kortikale Plastizität zu erhöhen ist die direkte Gleichstromstimulation (engl. transcranial direct current stimulation, tDCS). So kommt es nach anodaler tDCS (atDCS) über dem primär-motorischen Kortex (M1) zu einer Verringerung der GABA-Konzentration, die mittels Magnet-Resonanz-Spektroskopie (MRS) nachgewiesen werden konnte. Darüber hinaus konnte ein positiver Effekt der atDCS über M1 in Bezug auf die Verbesserung der LTP-ähnlichen Plastizität (gemessen mit der transkraniellen Magnetstimulation, TMS) und der motorischen Lernfähigkeit gezeigt werden.In einem multimodalen Ansatz wollen wir die Effekte der atDCS über M1 auf behaviorale, neurophysiologische, neurochemische und funktionell-konnektive Parameter bei Sportlern mit wiederholten SHTs in der Anamnese untersuchen, und mit einer gesunden Kontrollgruppe vergleichen. Hierzu bestimmen wir Änderungen der GABA-Konzentration und GABA-Aktivität (MRS und verschiedene TMS Paradigmen), der motorischen Lernfähigkeit, der LTP-ähnlichen Plastizität, sowie der funktionellen Konnektivität (funktionelles MRT), jeweils nach atDCS und nach einer Scheinstimulation (Kontrollbedingung)Wir erwarten nach atDCS im Vergleich zur Scheinstimulation eine signifikante Abnahme der der GABA-Konzentration und der GABA-Aktivität, und damit verbunden eine Zunahme der LTP-ähnlichen Plastizität, der motorischen Lernfähigkeit und der funktionellen Konnektivität.Neben wichtigen Erkenntnissen über die Wirkmechanismen der atDCS im gesunden und pathologisch veränderten Gehirn wird die Studie ein genaueres Verständnis der den kognitiven Defiziten zugrunde liegenden Prozessen nach wiederholten SHTs liefern. In einem Proof-of-Principle Ansatz wollen wir außerdem herausfinden, ob atDCS als mögliche therapeutische Intervention bei Patienten nach SHT infrage kommt. Hierdurch könnte perspektivisch ein wichtiger Beitrag zur Verbesserung von SHT-assoziierten Gedächtnisstörungen und der Vorbeugung neurodegenerativer Demenzen geleistet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen