Lokalisation oszillatorischer Kopplungen zwischen STN und Kortex bei Parkinson-Patienten

Veränderungen neuronaler Oszillationen in Basalganglien und Kortex spielen eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie der Parkinson-Krankheit (PK). Parkinson-Patienten zeigen insbesondere eine verstärkte oszillatorische Aktivität im Nucleus subthalmicus (STN) und weiteren Basalganglienkernen. Neurophysiologische Studien konnten zeigen, dass Oszillationen im STN kohärent zu Oszillationen in kortikalen Arealen sind. Eine Lokalisation dieser kortikalen Areale wurde jedoch bisher nicht vorgenommen.

In der vorliegenden Studie leiteten wir bei 8 Patienten mit fortgeschrittener akinetisch-rigider PK simultan ein 306 Kanal Magnetenzephalogramm (MEG) und lokale Feldpotentiale (LFP) vom STN am Tag nach der Implantation von Hirnschrittmacherelektroden ab. Um die kortikalen Areale zu bestimmen, deren Aktivität an die STN Oszillationen gekoppelt ist, lokalisierten wir STN-kortikale Kohärenzen mithilfe eines Beamforming-Verfahrens.

Der ipsilaterale sensomotorische Kortex sowie der ipsilaterale prämotorische Kortex zeigten kohärente Aktivität zu STN Oszillationen im niedrigen (12–20Hz) sowie im hohen Beta-Band (20–35Hz). Zudem konnte Kohärenz im Alpha-Band (7–12Hz) in verschiedenen Regionen des ipsilateralen Temporallappens lokalisiert werden. Insbesondere der Gyrus temporalis superior zeigte kohärente Alpha-Oszillationen in mehreren Probanden.

Diese Studie liefert neue Einblicke in die frequenz-spezifische funktionale Konnektivität zwischen Basalganglien und Kortex. Sie legt nahe, dass sich räumlich und zeitlich nicht getrennte Interaktionen zwischen Hirnarealen anhand ihrer Frequenz unterscheiden lassen. Des Weiteren zeigt diese Arbeit, dass simultane MEG-LFP Messungen hervorragend geeignet sind, die Physiologie und Pathophysiologie von Basalganglien-Kortex-Schleifen zu untersuchen.