Untersuchungen zu cortico-cerebellären Netzwerkeigenschaften als potentielle Biomarker für das Ansprechen auf nicht-invasive cortico-cerebelläre Hirnstimulation bei Schlaganfallpatienten

• Antragsteller: Dr. Robert Schulz
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459728725

Während der letzten Jahre haben sich viele Studien mit nicht-invasiver Hirnstimulation wie transkranieller Gleichstromstimulation (tDCS) befasst mit dem Ziel, die Wirksamkeit von motorischem Training nach einem Schlaganfall zu verbessern. Nach ersten positiven Ergebnissen, vor allem für die Stimulation des primären Motorkortex (M1), wurde aber klar, dass die Übertragung der Resultate in den klinischen Kontext schwierig ist. Auf der Suche nach alternativen Zielregionen für die Stimulation haben das cortico-cerebelläre Netzwerk und cerebelläre tDCS zuletzt eine besondere Aufmerksamkeit erfahren. Auch hier existiert jedoch eine große Intersubjekt- und Interstudienvariabilität. Strukturelle und funktionelle MRT Untersuchungen erlauben es heute, spezifische Faserbahnen des motorischen Systems, wie cortico-spinale und auf- und absteigende cortico-cerebelläre Bahnen genau zu rekonstruieren und mikrostrukturell zu charakterisieren. Die Frage ist, ob solche Netzwerkinformationen als Biomarker nutzbar gemacht werden können, um individuelle Unterschiede im Ansprechen auf nicht-invasive corticale und cerebelläre Hirnstimulation erklären zu können. Das beantragte Projekt wird diese Frage in einer Gruppe von chronischen Schlaganfallpatienten und gesunden Probanden systematisch untersuchen. Im Fokus der Studie stehen drei verschiedene tDCS Ansätze zur Steigerung von cerebraler Erregbarkeit und Verbesserung der motorischen Funktion. Es handelt sich um die Stimulation des ipsiläsionalen M1, des contraläsionalen Cerebellums und um eine bifokale simultane Stimulation von M1 und Cerebellum. Die Studienteilnehmer werden klinisch-neurologisch und funktionell sowie mittels struktureller und funktioneller Magnetresonanztomographie (MRT) untersucht. Diffusionsbasierte Parameter zu einzelnen Faserverbindungen des cortico-spinalen und cortico-cerebellären motorischen Systems werden berechnet, um die Netzwerkintegrität zu beschreiben. MRT-Messungen in Ruhe werden genutzt, um die funktionelle Kopplung im cortico-cerebellären Netzwerks zu untersuchen. Motorisch evozierte Potentiale und Rekrutierungskurven werden mittels Magnetstimulation analysiert, um corticale Erregbarkeit zu quantifizieren. Die Probanden werden an zwei Experimenten teilnehmen. Einerseits wird in mehreren Sitzungen der Einfluss von cortico-cerebellärer tDCS auf corticale Erregbarkeit analysiert (33 Patienten, 33 Kontrollen), andererseits wird der Effekt von tDCS auf die Verbesserung motorischer Funktionen während eines strukturierten Trainings über 7 Tage untersucht (116 Patienten). Diese Studie hat das Ziel, am Beispiel des cortico-cerebellären Netzwerks zu untersuchen, ob seine strukturellen und funktionellen Eigenschaften nach einem Schlaganfall als Biomarker für das Ansprechen auf tDCS dienen könnten. Perspektivisch kann dieses Projekt weitere Erkenntnisse liefern für zukünftige Studien, die auf die Stratifizierung von Patienten bezüglich innovativer Therapiestrategien abzielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen