Zentrale Ermüdung untersucht mit transkranieller magnetischer Doppelstimulation

Summary

The influence of a 30-second maximal voluntary contraction on cortical excitability was investigated using single and paired TMS in 13 healthy volunteers. In experiment 1 we studied the course of cortical excitability up to 6 minutes after the contraction. A significant reduction of amplitude with a maximum 4 minutes after the end of the contraction was observed. In experiment 2 we studied facilitatory and inhibitory effects 4 minutes after the contraction using paired magnetic stimuli with interstimulus intervals (ISI) fixed at 3 and 10 ms. As in the first experiment the amplitudes were significantly reduced after the contraction. However, neither the degree of inhibition at 3 ms ISI nor the degree of facilitation at 10 ms ISI were altered. Experiment 3 was supposed to detect short-term effects immediately after the contraction using single and paired stimuli with an ISI of 3 ms. No significant changes could be seen. The significant reduction of amplitude observed in experiments 1 and 2 was interpreted as a sign of central fatigue. Summing up, paired TMS is a useful method to analyse central fatigue after voluntary muscle contraction. It has been shown that central fatigue has a differential influence on cortical inhibitory processes.

Zusammenfassung

Der Einfluss einer halbminütigen Muskelkontraktion auf die kortikale Exzitabilität wurde an 13 gesunden Probanden mittels transkranieller Magnetdoppelstimulation mit 3 unterschiedlichen Versuchsparadigmen untersucht. In Experiment 1 wurde der Verlauf der kortikalen Exzitabilität bis zu 6 Minuten nach der Kontraktion mit magnetischer Einzelstimulation untersucht. Wir fanden eine signifikante Amplitudenminderung mit einem Maximum 4 Minuten nach Kontraktion, die wir als Zeichen zentraler Ermüdung („central fatigue”) interpretierten. Experiment 2 untersuchte mittels magnetischer Doppelstimulation mit 3 und 10 ms Interstimulusintervall (ISI) Inhibitions- und Fazilitationsphänomene 4 Minuten nach der halbminütigen maximalen Willküraktivität. Zwar waren die Amplituden der Einzel- und Doppelstimuli 4 Minuten nach Kontraktion deutlich inhibiert, jedoch beeinflusste die Kontraktion nicht den Grad der Inhibition bei 3 ms ISI bzw. den Grad der Fazilitation bei 10 ms ISI. In Experiment 3 untersuchten wir den Zeitraum unmittelbar nach der halbminütigen Kontraktion mit Einzel- und Doppelstimuli mit 3 ms ISI. Dabei fanden wir keine signifikanten Unterschiede zu den Werten vor der Kontraktion. Mittels transkranieller Magnetdoppelstimulation lassen sich Phänomene der zentralen Ermüdung nach Muskelkontraktion gut untersuchen. Es zeigte sich, dass zentrale Ermüdung kortikale Inhibitionsprozesse differenziell beeinflusst.

Key words:

Central fatigue - TMS - Cortical inhibition