Pharmako-TMS-EEG: Etablierung eines neuen Tools zur Messung kortikaler Erregbarkeit beim Menschen

• Antragsteller: Professor Dr. Ulf Ziemann
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318343452

Pharmako-TMS-EMG, also die Kombination von Neuropharmakologie mit transkranieller Magnetstimulation (TMS) des Motorkortex und Ableitung des Reizerfolgs mittels Elektromyographie (EMG) an einem Handmuskel hat in den letzten 20 Jahren grundlegende Beiträge geliefert, um differenziert Exzitation und Inhibition der motorischen Hirnrinde nicht-invasiv zu messen [Ziemann et al. 2015, Clin Neurophysiol 126:1847-68]. Auf dieser Grundlage wird TMS-EMG mittlerweile weltweit genutzt, um abnormale Erregbarkeit bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zu detektieren. Anwendungen und Erkenntnistiefe von TMS-EMG sind aber durch Ableitung von einem Muskel (statt direkt von Gehirn) und die Gebundenheit an den Motorkortex (kein messbarer Reizerfolg bei Stimulation anderer Kortexareale) relevant limitiert. Rezente Fortschritte in der Elektroenzephalographie (EEG)-Verstärker-Technologie ermöglichen jetzt die direkte Ableitung von TMS-evozierten Reizantworten des Gehirns. TMS-EEG könnte somit die genannten Limitationen der bisher praktizierten TMS-EMG Technologie überwinden. Bei fokaler TMS des primären Motorkortex sind mittlerweile Potenziale mit reliabler Latenz und Topologie beschrieben (z.B. P25, N45, P70, N100, P180). Allerdings sind die physiologischen Grundlagen dieser Potenziale bislang weitgehend unbekannt, so dass die Beobachtung von Änderungen dieser Potenziale durch Manipulation oder bei Erkrankungen noch nicht mehr als deskriptiven Charakter hat. Wir haben rezent begonnen, diese TMS-evozierten EEG Potenziale mittels ZNS-aktiven Pharmaka zur charakterisieren und konnten erstmals zeigen, dass GABAAerge Inhibition zur N45 beiträgt, und GABABerge Inhibition zur N100 [Premoli et al. 2014, J Neurosci 34:5603-12; Premoli et al. 2014, NeuroImage 103C:152-62]. In Fortsetzung dieser Arbeiten und analog zur systematischen pharmakologischen Charakterisierung von mittels TMS-EMG untersuchten motorisch evozierten Potenzialen soll in diesem Forschungsvorhaben eine systematische pharmakologische Charakterisierung von TMS-evozierten EEG Potenzialen erfolgen. Die geplanten Experimente fokussieren auf Neuropharmaka, die spezifische Wirkungen im glutamatergen oder GABAergen System haben, oder spannungsabhängige Ionenkanäle blockieren. Wir erwarten hierdurch einen neuen, direkten und somit hoch-informativen Zugang zur Beurteilung von Erregbarkeit des zerebralen Kortex beim Menschen. Dieses Tool könnte, sobald pharmako-physiologisch gut charakterisiert, eine wichtige Rolle bei der Beurteilung abnormaler Erregbarkeit bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen einnehmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen