Förderung der sprachlichen Imitationsgenauigkeit durch Theta burst Stimulation des linken posterialen Areals des inferioren frontalen Gyrus

Einführung: Das posteriale Areal des linken inferioren frontalen Gyrus (pIFG) wird als ein Teil des menschlichen Spiegelneuronensystems beschrieben, weshalb ihm eine Schlüsselrolle bei der Umwandlung von sensorischer Wahrnehmung zu motorischer Aktivität zukommt. In welchem Ausmaß pIFG auch im Umwandlungsprozess während auditivem Hören und der folgenden sprachlichen Imitation beteiligt ist, ist jedoch unbekannt. Die Imitation von Sprache findet im auditiven dorsalen Strom statt, welcher aus einem temporal-parietalen Netzwerk einschließlich des pIFG besteht. In dieser Studie applizierten wir fördernde Transkranielle Magnetstimulation (intermittent TBS – iTBS), oder hemmende TMS (continuous TBS – cTBS), oder neutrale TMS (intermediate TBS – imTBS) über das linke pIFG Areal. Die Imitationsgenauigkeit von nachgesprochenen japanischen Sätzen wurde vor und nach der TBS Applikation analysiert. In einem Kontrollexperiment wurde iTBS über dem mittleren okzipitalen Gyrus (MOG) angewandt, eine Region, die nicht in sensomotorische Prozesse auditiv präsentierter Sätze involviert ist. Methoden: Achtzehn deutsche Probanden nahmen an dieser Studie teil, welche vorher nie mit der japanischen Sprache in Berührung waren. Das Stimulationsareal der Probanden wurde jeweils als individuelles pIFG und MOG definiert. ITBS (fördernde Stimulation), cTBS (hemmende Stimulation) sowie imTBS (neutrale Stimulation) wurden auf jedes individuell bestimmte Areal mithilfe eines fMRI-navigierten-TMS Systems appliziert bzw. im Kontrollexperiment wurde iTBS auf das individuelle MOG Areal eines jeden Probanden angewandt. Die Probanden hörten verschiedene japanische Sätze und versuchten unmittelbar danach den gehörten Satz zu imitieren. Jeder Satz wurde viermal und insgesamt eine Gruppe von 8 verschiedenen Sätzen vor und eine andere Gruppe von 8 Sätzen nach der TMS Stimulation imitiert. Statistik: Der prozentuale Anteil korrekt gesprochener Silben im Hauptexperiment wurde mittels einer vierfachen rmANOVA berechnet. Die Imitationsgenauigkeit des Kontrollexperiments wurde mittels einer mixed ANOVA mit der des Hauptexperiments verglichen. Im Falle einer signifikanten Interaktion der Hauptfaktoren wurde ein post hoc t-test für verbundene Stichproben Bonferroni korrigiert für multiple Vergleiche durchgeführt. In allen Tests wurde der Faktor p < 0,05 als statistisch signifikant erachtet. Ergebnisse: Hauptexperiment: a) „Imitationsgenauigkeit (pre vs. post)“: Diese verbesserte sich signifikant nach iTBS sowie imTBS, wobei keine signifikante Veränderung nach cTBS auftrat. b) „Veränderung in der Imitationsgenauigkeit (post-pre)“: ITBS und imTBS resultierten in einer signifikanten Verbesserung und alle Veränderungen in allen TBS Bedingungen waren signifikant verschieden voneinander. Kontrollexperiment: a) „Imitationsgenauigkeit (pre vs. post)“: Diese war nicht verändert nach der Applikation von iTBS über MOG. b) „Veränderung in der Imitationsgenauigkeit (post-pre)“: ITBS über MOG resultierte in einer signifikant geringeren Veränderung verglichen mit iTBS über pIFG.

Diskussion:

• Der fördernde Effekt von iTBS über dem linken pIFG Areal auf die sprachliche Imitationsgenauigkeit induziert eine Schlüsselrolle des linkseitigen pIFG im Umwandlungsprozess von der gehörten phonologischen Wahrnehmung zur motorischen Artikulation.

• Ein cTBS-induzierter hemmender Effekt unterbrach die durch Übung auftretende Verbesserung der Imitationsgenauigkeit.

• Dies impliziert, dass iTBS über pIFG tatsächlich die sprachliche Imitationsfähigkeit förderte, und dass diese modulativen Effekte topografisch speziell auf Spiegelneurone im pIFG Areal zurückzuführen sind.

• Unsere Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass die beschriebenen iTBS Effekte eine wertvolle Unterstützung für motorisch-sprachliches Imitationstraining z.B. während einer Rehabilitation in Folge von sprachlichen Störungen (z.B. Aphasia) sein können.