Gemeinsame neuronale Substrate aktiver, passiver und imaginärer Bewegung – eine fMRI- Studie

Passive Bewegung wird bei der Untersuchung neuronaler Reorganisation nach Gehirnschädigung wie Schlaganfall eingesetzt und zeigt positive Effekte auf motorische Parameter. Imaginäre Bewegung kann motorische Lernvorgänge ebenfalls positiv beeinflussen. Passive, imaginäre und aktive Bewegungen zeigen ein unterschiedliches Maß an kognitiver Beanspruchung. Welches funktionelle Verhältnis besteht zueinander, welches sind die gemeinsamen neuroanatomischen Komponenten?

Methoden: 9 gesunde Probanden zwischen 26 und 35 Jahren wurden mit einer speziellen MR-gängigen hydropneumatischen Bewegungseinheit während aktiver, passiver und imaginärer Flexion/Extension des rechten Handgelenkes (30°, 1Hz) in einem 3-Tesla-Scanner (Siemens TRIO) untersucht. Mittels VMIQ und EMG-Ableitungen außerhalb des Scanners wurden die Fähigkeit zur Imagination sowie unerwünschte Mitbewegungen erfasst.

Abb. 1: Passiv (links) – Aktiv (rechts)

Abb. 2: Imaginär (links) – Konjunktion (rechts)

Ergebnisse: Aktiv-Ruhe und Passiv-Ruhe zeigen signifikantes BOLD-Signal vergleichbar der bisheriger Literatur (aktiv: kontralat. M1/S1, Thalamus, Pallidum, bilat. SMAp, PMd, PMv, SII, rostrales u. kaudales Cingulum, Operculum, rechtsbetont anteriores/posteriores Cerebellum; passiv: kontralat. M1/S1, caudales Cingulum, SMA, ipsilat. anteriores Cerebellum, bilat. SII). Imagination zeigte, im Gegensatz zu einigen Publikationen, keine Aktivierung M1/S1, sondern bilateral SMA, SII, PMv, PMd und insulär. Imagination zeigte ggü. Aktiv kein M1/S1, Basalganglien und Zerebellum. Aktiv gegen Passiv zeigte den hand knob umgebende Areale sowie Putamen und Thalamus. Aktiv und Passiv haben Signal im Bereich kontralateral M1/S1, SMA, kaudales Cingulum und bilateral SII gemeinsam. Imaginäre Bewegung zeigte ggü. Passiv stärkeres Signal des SMA, bilateral PMv/PMd und ipsilaterale Insel. Passiv ergab ggü. Imagination Signal bei M1, S1, kaudalem Cingulum und ipsilat. anterioren Zerebellum; beide teilen sich nur kontralaterales SMA und bilateral SII.

Diskussion: Das Kernsubstrat aktiver, passiver und imaginärer Bewegung besteht in Aktivierung des kontralateralen SMA sowie bilateral SII. Imaginäre Bewegung führt, unter Ausschluss unwillkürlicher Mitbewegung, zu keiner signifikanten Rekutrierung von M1 und S1, aber zu verstärkter Aktivierung supramodaler Assoziationsareale. Die „simulation hypothesis“ imaginärer Bewegung muss teilweise in Frage gestellt werden. Passive Bewegung scheint zur Untersuchung des primären motorischen Systems bei Schlaganfallpatienten gegenüber imaginärer Bewegung überlegen zu sein.