Tiefe Hirnstimulation zur Regulation pathologischer Netzwerkaktivität bei Bewegungsstörungen

Dr. Daniel Weiß

Motorische Integration entsteht durch zeitlich geordnete Kommunikation von Neuronenpopulationen in Basalganglien, Kortex mit den Effektormuskeln. Diese physiologischen Kommunikationsmuster sind bei Bewegungsstörungen gestört und können durch Medikamente, die Tiefe Hirnstimulation und nicht-invasive kortikale Stimulation in Richtung physiologischer neuronaler Kommunikation moduliert werden. Invasive Ableitungen von lokalen Feldpotentialen und deren Synchronisation zu kortikaler (EEG) und muskulärer Aktivität (EMG) sind durch die Tiefe Hirnstimulation möglich geworden und geben neuen Einblick in die Pathophysiologie der Bewegungsstörungen und Korrelate der therapeutischen Neuromodulation. Die Dechiffrierung der Aktivitäts- und Synchronisationsmuster erschließt wichtiges neues Wissen zur funktionellen Anatomie und Neurophysiologie der Neuronenpopulationen und eröffnet neue Therapiestrategien.

Aktuelle Schwerpunkte der wissenschaftlichen Arbeit:

Motorische Integration bei Parkinsonpatienten und deren therapeutische Modulation: Kürzlich konnte erstmals gezeigt werden, dass antagonistische Muskeln beim Parkinsonpatienten (beispielsweise bei Fingerbewegungen) in unphysiologischer Weise zeitsynchron ko-aktiviert werden. Dies könnte ein neues bislang unbekanntes Korrelat der Feinmotorikstörung von Parkinsonpatienten darstellen. Weitere biomechanische und therapeutisch-interventionelle Untersuchungen incl. elektrophysiologischer Ableitungen sind geplant. Weitere intraoperative elektrophysiologische Ableitungen erlauben Einblicke in die Rolle des Nucleus subthalamicus für die pathologische Fehlregulation.

Neurophysiologische und klinisch-experimentelle Untersuchungen legen den Schluss nahe, dass Gangstörungen bei M. Parkinson durch Fehlregulation der Substantia nigra pars reticulata und deren Interaktion mit pontinen Nervenkernen entstehen. Diese Gangstörungen zeigen sich oft refraktär auf pharmakologisch dopaminerge oder konventionelle elektrische Stimulation des Nucleus subthalamicus. Mit Hilfe neuer Impulsgeneratoren eröffnen sich erstmals Stimulationsparadigmen, die eine Ko-Stimulation des Nucleus subthalamicus und der Substantia nigra erlauben. Die aktuelle klinische und elektrophysiologische Charakterisierung der Substantia nigra-Stimulation versucht dadurch neue Therapieansätze bislang refraktärer Symptome zu eröffnen.

Aktuelle Dissertationen und Forschungsarbeiten

Rosa Klotz (Medizinische Fakultät, Universität Tübingen)
„Effekte der Tiefen Hirnstimulation auf implizites motorisches Lernen und motorische Integration der Feinmotorik bei M. Parkinson“
Prof. Dr. R. Krüger

Margarete Teresa Walach (Medizinische Fakultät, Universität Tübingen)
„Doppel-blinde cross-over Studie zur Beurteilung der Wirksamkeit und Sicherheit der kombinierten STN+SNr-Stimulation auf refraktäre Gangstörungen von Parkinsonpatienten“
Prof. Dr. R. Krüger

Marlieke Scholten (Austauschstudentin, University of Nijmeegen, The Netherlands)
„Pathologische corticomuskuläre motorische Integration als Korrelat von Bradykinesie und 'upper limb freezing' bei M. Parkinson“
Prof. Dr. R. Krüger

Marlieke Scholten (Austauschstudentin, University of Nijmeegen, The Netherlands)
„Prospektive Beobachtungs-Studie zur Wirksamkeit und Sicherheit der kombinierten STN+SNr-Stimulation bei refraktären Gang- und Balancestörungen von Parkinsonpatienten“
Prof. Dr. R. Krüger

Weitere klinisch-experimentelle Dissertationen zur neuronalen Integration von Feinmotorik und deren therapeutische Modulation sowie zur klinischen / elektrophysiologischen Charakterisierung und Modulation von Gangstörungen sind erhältlich (Kontakt: daniel.weiss(at)klinikum.uni-tuebingen.de).

Ausgewählte Publikationen und Kongressbeiträge:

Weiss D, Breit S, Wächter T, Plewnia C, Gharabaghi A, Krüger R. Combined stimulation of the substantia nigra pars reticulata and the subthalamic nucleus is effective in hypokinetic gait disturbance in Parkinson's disease. J Neurol 2011; 258: 1183-5.

Weiss, D., Klotz, R., Ramos, A., Naros, G., Grimm, F., Bunjes, F., Gasser, T., Wächter, T., Breit, S., Krüger, R., Gharabaghi, A. Co-activation of antagonistic muscles in Parkinson’s disease as a pathophysiological mechanism of PD motor impairment (15th International Congress of Parkinson’s Disease and Movement Disorders, Toronto, Canada 2011)

Weiss, D., Wächter T., Meisner C., Fritz, M., Gharabaghi, A., Plewnia, C., Breit, S., Krüger R. Combined STN / SNr-DBS for the treatment of refractory gait disturbances in Parkinson’s disease: design of a two-arned double-blind cross-over study (submitted)