Elektrophysiologie
Dr. Alkomiet Hasan:
Elektrophysiologie in der biologischen Psychiatrie
Elektrophysiologische Verfahren haben in den letzten Jahren vermehrt an Bedeutung in der in vivo Evaluation physiologischer und pathologischer Netzwerke bei verschiedenen psychiatrischen Erkrankungen gewonnen. Durch diese Techniken sind direkte Untersuchungen pathophysiologischer Zusammenhänge am wachen Patienten und dadurch eine große Nähe zum klinischen Kontext möglich. Ein entscheidender Vorteil dieser elektrophysiologischen Methoden im Vergleich zu bildgebenden Verfahren ist die höhere zeitliche Auflösung und die geringere Belastung (und dadurch höhere Akzeptanz) für den Patienten.
Die transkranielle Magnetstimulation (TMS), die repetitive TMS (rTMS) und die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) erlangen in der biologischen Psychiatrie zunehmend eine wichtige Rolle in der experimentellen Erforschung (und Therapie) unterschiedlicher Erkrankungen. Mittels dieser Verfahren sind dezidierte Untersuchungen kortikaler und subkortikaler Exzitabilität, die Induktion von Plastizität und Metaplastizität und die Modulation unterschiedlicher Hirnfunktionen möglich. Auch sind mit diesen Techniken Untersuchungen pharmakologischer Effekte zentral aktiver Medikamente und deren Einfluss auf die oben genannten Parameter realisierbar (Übersicht bei Ziemann 2004).
Als wichtige Befunde wurde eine am ehesten durch Störungen im GABA – A – System bedingte kortikaler Dysinhibition (z.B. Wobrock et al. 2008) und Dyskonnektivität (Koch et al. 2008) bei Patienten mit einer Schizophrenie gefunden. Eine Störung der GABA – B vermittelten kortikalen Innervationsstille und weiterer inhibitorischer Parameter wurden bei Patienten mit einer Depression (Bajbouj et al. 2006) aufgezeigt. Weiterhin konnte ein prominenter Einfluss des Serotonin – Wiederaufnahmehemmers Citalopram auf die Neuroplastizität (Nitsche et al. 2009) und eine D2 – vermittelte Modulation dieser dargestellt werden (Monte – Silva et al. 2009).
Durch die Kombination von TMS und peripherer elektrischer Nervenstimulation (z.B. Nervus Medianus) ist die Charakterisierung cholinerger Netzwerke (Tokimura et al. 2000, Di Lazzaro et al. 2006) und bei Veränderung der Reizfrequenz die Induktion fokaler Plastizität (Wolters et al. 2003) möglich. Hier zeigten sich als wichtige Befunde bei Patienten mit Morbus Alzheimer deutliche Störungen in cholinergen Netzwerken, die durch Gabe von Cholinesterasehemmern reversibel waren (Nardone et al. 2006). Im Gegensatz dazu wurde ein fokussierender Effekt von Acetylcholin in gesunden Probanden nachgewiesen, was als ein Hinweis auf eine Verstärkung der cholinergen Transmission und einer verbesserten Informationsverarbeitung betrachtet werden kann (Kuo et al. 2007).
Mittels elektrophysiologischer Verfahren ist die weitere Untersuchung der Signalkaskaden der in den letzten Jahren entdeckten Risikogene für psychiatrische Erkrankungen möglich. Bemerkenswerterweise konnte gezeigt werden, dass die met–Allel–Variante des BDNF–Polymorphismus zu einer verminderten Ansprechrate auf die Induktion von Plastizität und Metaplastizität bei gesunden Probanden führt (Cheeran et al. 2008). Dieser Befund kann als Hinweis auf eine erhöhte Vulnerabilität bei Trägern dieses Risikopolymorphismus verstanden werden. Als weiterer interessanter Befund konnte ein ausgeprägter Einfluss des 5–Hydroxytryptamin Transporter–Gens auf die intrakortikale Inhibition gefunden werden (Langguth et al. 2009), was auf einen spezifischen Einfluss serotonerger Transmission auf die kortikalen Exzitabilität hinweist.
Die Ableitung EEG–basierter ereigniskorrelierter Potentiale (EKP) ermöglicht durch Untersuchungen der Amplituden, Latenzen und Topographie der Kurven eine Aussage über veränderte kognitive Prozesse. Beispielsweise fanden sich eine Reduktion der auditorischen P300 Welle bei Patienten mit einer schizophrenen Psychose und deren Prodromalstadien (Coburn et al. 1998, Frommann et al. 2008), was als Hinweise auf Störungen in kortiko–subkortikalen Schleifen aufgefasst werden kann.
Mittels der Nah–Infrarot–Spektroskopie (NIRS) ist die kontinuierliche Messung der cerebralen, regionalen Hämoglobinveränderungen möglich, so dass BOLD–ähnliche Antworten in bestimmten Hirnregionen gemessen werden können (Richter et al. 2008). Untersuchungen an psychiatrischen Patienten weisen in einigen Arbeiten auf veränderte regionale Hirngewebsoxygenierungen im Vergleich zu Kontrollgruppen während kognitiver Aktivierungsaufgaben hin (Fallgatter et al. 2004).
Die weitere Forschung mittels dieser elektrophysiologischen Verfahren kann langfristig das Verständnis der Pathophysiologie psychiatrischer Erkrankungen verbessern und zur Entwicklung apparative Instrumente zur Diagnostik und zum Verlauf psychiatrischer Erkrankungen führen. Insgesamt ist durch die Kombination dieser elektrophysiologischen Verfahren (insbesondere mit der NIRS) auch ein multimodaler Ansatz zur Erforschung psychiatrischer Erkrankungen erreichbar.
Die Etablierung von Endophänotypen für psychiatrische Erkrankungen ist ein weiteres Ziel dieser Forschungen. Untersuchungen des Einflusses von genetischen Faktoren auf die Antisakkaden–Bewegung der Augen konnten bereits jetzt aufzeigen, dass Varianten der Schizophrenie–assoziierten CHRFAM7A – (Petrovsky et al. 2009) und COMT-Gene (Haraldsson et al. 2008) zu Störungen der Antisakkaden–Leistungsfähigkeit führen können. Dadurch konnten Messungen der Antisakkaden und Störungen im okulomotorischen System als Endophänotypen für die Schizophrenie gewertet werden. Einige der elektrophysiologischen Verfahren (TMS und repetitive TMS, tDCS) finden auch vermehrt als neue therapeutische Instrumente mit vielversprechenden Ergebnissen Anwendung, was jedoch nicht Gegenstand dieser kurzen Übersicht sein kann.