Fokale TMS-Handmuskelrepräsentation beim wachen Rhesusaffen

rTMS- oder tDCS-induzierte kortikale Neuroplastizität bildet möglicherweise eine potentielle therapeutische Option für neuro-psychiatrischer Erkrankungen. Allerdings besteht Bedarf an potenten Stimulationsparadigmen, die in der Lage sind, therapeutische relevante, d.h. langfristige Nacheffekte zu induzieren. Um derartig intensivierte Stimulationsprotokolle testen zu können ohne Humanprobanden einem Risiko auszusetzen, haben wir ein Primatenmodell entwickelt, welches die repetitive fokale Messung der motokortikalen Erregbarkeit mittel TMS am wachen und trainierten Versuchstier erlaubt.

Zunächst wurde das Versuchstier (Macaca mulata) darauf trainiert, die Fixierung seines re. Unterarmes zu tolerieren und die Handmuskeln zu entspannen. Ein Oberflächen-EMG wurde vom rechten M. abductor pollicis brevis (APB) oder vom M. interosseus dorsalis I (IOD) abgeleitet. Motorisch evozierte Potentiale (MEP) wurden durch TMS mit einer Zwillingspule (Magstim double small Coil 25mm, Magstim 200) ausgelöst und in beiden Muskeln abgeleitet. Die Spule wurde über dem linken motorischen Kortex platziert und anhand eines Rasters mit einer Gesamtfläche von 25cm² und einem Schnittlinienabstand von 0,5cm bewegt. An jedem Punkt wurden 20 Stimuli mit einer Intensität von 110% und 120% der passiven motorischen Schwelle appliziert und die Peak-to-peak Amplitude der MEPs gemessen.

Nach einer Trainingszeit von 3 Monaten war das Tier in der Lage, 4täglichen Sitzungen von 400 Einzel-Pulsen zu tolerieren, wodurch ein Mapping von 8 unterschiedlichen Rasterpunkten pro Sitzung möglich war. Die passive Schwelle lag bei 25% (IOD) und 27% (APB) der maximalen Stimulatorintenstität. Die Repräsentationfläche für IOD und APB lag bei 5,01cm² und 4,26cm², eine Fläche, die 5 mal kleiner ist als das humane Äquivalent. Das Gravitationszentrum (CoG) für IOD und APB lag 1,1cm anterior und 1,5cm lateral bzw. 0,3cm und 0,1cm relativ zu Cz. Der hot-spot (Spulenposition mit der maximalen MEP Amplitude) wich bei beiden Muskeln lediglich 2mm vom CoG ab.

Die TMS-Repräsentationen von APB und IOD beim Rhesusaffen sind mit den Daten von Humanprobanden vergleichbar und in Übereinstimmung mit den bisherigen anatomischen Kenntnissen. Aufgrund der niedrigen TMS-Schwelle in Kombination mit der hohen Fokalität der kommerziellen Zwillingsspule, stellt der trainierte Rhesusaffe ein viel versprechendes Tiermodel für die Entwicklung und Erforschung intensivierter rTMS- und tDCS Verfahren dar.