Auswirkungen personalisierter transkranieller Gleichstromstimulation des rechten V5 auf langsame Augenfolgebewegungen

Abstract

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist ein nicht-invasives Gehirnstimulationsverfahren, bei dem über auf der Kopfhaut angebrachte Elektroden Gleichstrom appliziert wird (≤ 30 Minuten; ≤ 4 mA) (Nitsche et al., 2008; Paulus et al., 2013). Das so induzierte schwache elektrische Feld im Gehirn (≤ 1 V/m) moduliert das Membranpotenzial der Neurone unterschwellig (Creutzfeldt et al., 1962; Dmochowski et al., 2011; Huang et al., 2017). Es werden also keine Aktionspotenziale ausgelöst, sondern vielmehr kommt es durch die leichte Hyper- oder Depolarisation zu einer veränderten Rate an Aktionspotenzialen und einer verzögerten oder beschleunigten Aktionspotenzialgenerierung (Brunoni et al., 2012; Gebodh et al., 2019; Nitsche et al., 2008). Trotz des großen wissenschaftlichen Interesses an dieser Methode sind die Ergebnisse oft heterogen und bis zur Hälfte der Probanden sprechen auf tDCS gar nicht oder nur sehr schlecht an (Fertonani & Miniussi, 2017; Horvath et al., 2015; Wiethoff et al., 2014). Das erschwert die Etablierung von Behandlungsansätzen mit tDCS in der klinischen Versorgung. Interindividuelle Unterschiede in der Anatomie, der Leitfähigkeit und der vornehmlichen Orientierung der Neurone wurden als wichtige Gründe für das heterogene Ansprechen auf tDCS identifiziert (Dmochowski et al., 2013; Fertonani & Miniussi, 2017; Opitz et al., 2015; Radecke et al., 2023). Daher steigt das Interesse an personalisierter tDCS, bei der mit Hilfe von MRT- und kombinierten EEG/MEG-Aufnahmen für jeden Probanden individuelle tDCS-Montagen erstellt werden, sodass die individuelle Verteilung des elektrischen Feldes berücksichtigt werden kann (Dmochowski et al., 2013; Khan et al., 2023; Radecke et al., 2023). Langsame Augenfolgebewegungen (SPEM) ermöglichen dem Menschen das scharfe Betrachten bewegter Objekte, indem das Abbild in der Fovea, dem Ort des schärfsten Sehens, gehalten wird (Lencer et al., 2019; Lencer & Trillenberg, 2008). Patienten mit Psychose-Erkrankungen weisen häufig Defizite in SPEM auf, weshalb SPEM sich als Biomarker für Patienten mit Psychose-Erkrankungen etabliert haben (Brakemeier et al., 2020; Holzman, 2000; Lencer et al., 2010). Die Gehirnregion V5 im hinteren Teil des Temporallappens dient der Verarbeitung von visuellen Bewegungen und ist sehr wichtig für die Umwandlung dieser visuellen Signale in einen motorischen SPEM-Befehl (Kimmig et al., 2008; Leigh & Zee, 2015; Zeki, 2015). In dieser Studie wurden für N = 19 Probanden individuelle, personalisierte tDCS-Montagen des rechten V5 erstellt, indem V5 mit fMRT-Daten lokalisiert und anhand von kombinierten EEG/MEG-Messungen die individuelle Schädelleitfähigkeit ermittelt wurde. An drei Stimulationsterminen wurde tDCS verabreicht und dabei vorher, währenddessen sowie nach tDCS-Applikation SPEM ausgeführt und aufgezeichnet. Der Stimulationserfolg wurde anhand der Auswirkungen auf verschiedene SPEM-Parameter quantifiziert. Es zeigten sich keine über die Applikation von tDCS hinaus anhaltende Nacheffekte, jedoch fanden sich spezifische tDCS-Online-Effekte während der Applikation von tDCS. Diese betrafen zwei Parameter, die die Initiierungsfähigkeit von SPEM widerspiegeln: Akzeleration und Akzelerationslatenz während der SPEM-Initiierung. Die tDCS-Effekte äußerten sich durch einen verzögerten SPEM-Start während kathodaler tDCS, die in der Literatur klassischerweise als inhibierende Stimulation gilt (Nitsche et al., 2005). Eine Vorgängerstudie aus derselben AG Lencer untersuchte mit einem sehr ähnlichen Versuchsaufbau bereits die Auswirkungen normativer tDCS von V5 auf SPEM (Radecke et al., 2023), bei der alle Probanden mit derselben tDCS-Montage stimuliert wurden. Dort zeigten sich keine Nacheffekte und auch meine nachträgliche Auswertung zu den Online-Effekten während der normativen tDCS-Applikation ergab keine tDCS-Effekte durch normative tDCS. Unter Berücksichtigung der individuellen Anatomie und der unterschiedlichen Verteilung des elektrischen Feldes ist es also gelungen, spezifische tDCS-Effekte auf SPEM-Parameter in der für diese Parameter wichtigen Hirnregion V5 zu generieren. Diese Studie unterstreicht daher die Wichtigkeit der Berücksichtigung der individuellen Anatomie für die erfolgreiche Anwendung von tDCS.