Prädiktive kortikospinale Steuerung von Bewegungen bei gesunden Probanden und bei Patienten mit neurologischen motorischen Defiziten

• Antragsteller: Dr. Lei Zhang
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314068804

Wenn eine Person ein schweres Buch in der Hand hält, und das Buch plötzlich von jemand anderem angehoben wird, dann bewegt sich der Arm in eine andere Position (Entlastungsreflex). Wenn die Person das Buch selbst mit der anderen Hand hebt, dann bleibt der Arm fast an der gleichen Position (Selbstentlastung). Kortikale motorische Steuersignale können sich bei Selbstentlastung, durch Antizipation der zu erwartenden mechanischen Störung, so modifizieren, dass die Armposition nahezu unverändert beibehalten werden kann. Um die zugrundeliegenden Steuerungsmechanismen zu untersuchen, wird dieses Projekt die kortikospinalen Einflüsse in den beiden Entlastungsaufgaben analysieren.Frühere Studien zeigten, dass die Armpositionsschwelle, an der die Muskelaktivität beginnt, eine durch das kortikospinale System beeinflusste Steuervariable ist. Die Arbeitshypothese dieses Projekts ist, dass kortikospinale Einflüsse die Armpositionsschwelle vor und beim Entlastungsbeginn verändern um die Armposition während und nach der Selbstentlastung zu stabilisieren. Um diese Hypothese zu testen, wird der primären motorischen Kortex mit Einzelmagnetpulsen transkraniell stimuliert werden, die Muskelreaktionen auslösen, die elektromyographisch gemessen werden. Ein Einzelpuls wird vor und einer nach der Entlastung (reflexiv oder selbstausgelöst) angewandt. Die Arbeitshypothese wird bestätigt, wenn die so gemessenen Muskelreaktionen sich zwischen Selbstentlastung und Entlastungsreflex unterscheiden.Um die Muskelreaktion während beider Entlastungsaufgaben zu simulieren, wird ein Computermodell entwickelt werden, das die Muskelaktivität und die daraus folgende Bewegungskinematik vorausberechnet. Als hypothetische Steuereingang wird für den Entlastungsreflex eine konstante Schwellenposition, und für die Selbstentlastung eine rampenförmige Schwellenposition angenommen werden. Die daraus resultierenden Modellvorhersagen werden mit den experimentellen Messungen verglichen werden.Dieses Projekt wird auch prüfen, ob Schlaganfallpatienten Defizite in der antizipatorischen Armstabilisierung bei Selbstentlastung haben. Der Vergleich der ausgelösten Reaktionen zwischen Patienten und gesunden Kontrollen wird zum Verständnis von pathologischen Bewegungsstörungen beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Anatol Feldman, Ph.D.