Vergleich des Reizantwortverhaltens einzelner motorischer Einheiten auf transkranielle Magnetstimulation und periphere Nervenstimulation bei Patienten mit Amyotrophischer Lateralsklerose

Summary

Tibialis anterior motor units of healthy subjects respond to a transcranial magnetic stimulus with two shortlasting excitations that are attriutable to the stimulus-induced D- and I-wave, whereas an electrical stimulus to the peroneal nerve evokes a single short-lasting excitation, the single-unit H-Reflex. It was investigated to what an extent alterations of these response patterns are found in patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Using cross correlation of transcranial magnetic stimuli and electrical stimuli to the peroneal nerve at the fibula head with the ongoing discharge of the investigated unit during a slight voluntary contraction the spike-density response of a single unit to both types of stimuli was obtained. In total, 65 units of normal subjects and 29 units of patients with ALS were included in this study. Only 41 % of the units from ALS patients responded to the stimuli with a pattern indistiguishable from that of normal subjects. A further 21 % of the ALS units responded with a normal D-wave and an elongated I-wave to the transcranial stimulus. An elongation of the whole D/I-complex with normal latency was found in 14 % of the ALS units, whereas the remaining 24 % of the units from ALS patients responded to the transcranial magnetic stimulus with an extremely desynchronized excitation with abnormal latency. On the other hand, the responses of all units from ALS patients to the peripheral electrical stimulus were indistinguishable from normal controls indicating that the investigated spinal motoneurons were intact. The altered responses to transcranial magnetic stimulation, however, give evidence that cortical motor structures show an abnormal excitability in the investigated ALS patients.

Zusammenfassung

Reizantworten einzelner motorischer Einheiten des M. tibialis anterior von Normalpersoncn zeigen auf einen transkraniellen Magnetstimulus zwei kurze Fxzitationen, die der D-und I-Welle zugeordnet werden können. Nach elektrischer Peronäus-Reizung am Fibulaköpfchen zeigen sie eine kurzdauernde Erregung, die dem H-Reflex entspricht. Es wurde untersucht, inwieweit sich Änderungen dieses Reizantwortverhaltens bei der Amyotrophischen Lateralsklerose finden lassen. Während leichter Willkürinnervation wurden aus dem M. tibialis anterior fortlaufend Aktionspotentiale einzelner motorischer Einheiten registriert. Gleichzeitig wurde eine Serie von Magnetstimuli transkraniell verabreicht. Aus den stimulusinduzierten Veränderungen der Verteilung des zeitlichen Auftretens der Aktionspotentiale wurde die Reizwirkung auf einzelne spinale Motoneurone ermittelt. Darüber hinaus wurde von der gleichen Einheit die Spikedichte nach peripherer elektrischer Stimulation des N. peronaeus am Fibulaköpfchen bestimmt und somit der H-Reflex einzelner motorischer Einheiten dargestellt. Untersucht wurden insgesamt 65 Motoneurone von Normalpersonen und 29 Motoneurone von Patienten mit einer Amyotrophischen Lateralsklerose. Knapp die Hälfte (41 %) der Patienteneinheiten zeigten nach transkranieller Magnetstimulation einen Befund wie die Motoneurone von Normalpersonen. Die übrigen Patienteneinheiten zeigten ein gegenüber Normalpersonen verändertes Antwortverhalten auf transkranielle Magnetstimulation, wobei 21 % der Einheiten eine normale D-Welle, jedoch eine Zunahme der Gesamtdaucr der I-Welle aufwiesen, während 14 % der Einheiten bei normaler Latenz des Auftretens eine deutliche Zunahme der Gesamtdauer des D/I-Komplexes zeigten. Bei 24 % der Einheiten fand sich eine extrem verlängerte Latenz und Desynchronisation des exzitatorischen Potentials. In allen Fällen jedoch zeigte das durch periphere elektrische Peronäus-Reizung gewonnene exzitatorische postsynaptische Potential eine normale Latenz und kürzt; normale Anstiegsdauer, was für die Intaktheit der untersuchten spinalen Motoneurone spricht. Insofern sprechen die pathologischen Ergebnisse nach transkranieller Magnetstimulation für das Auftreten abnorm erregbarer kortikaler motorischer Strukturen bei der Amyotrophischen Lateralsklerose

Key words

Transcranial magnetic stimulation - Peripheral nerve stimulation - Motor-unit - Amyotrophic lateral sclerosis