Neuronale Erkrankungen und EKPs - Schwerpunkt: Epilepsie

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1 Neuronale Erkrankungen und EKPs - Schwerpunkt: Epilepsie Proseminar Ereigniskorrelierte Potentiale Carola Zirpel & Maxie Bunz 1

2 Inhalt Neuronale Erkrankungen und EKP s Definition: Epilepsie verschiedene Formen EKP Forschung bei Epilepsie Kindling-Modell Studie 2

3 Neuronale Erkrankungen Degenerative Krankheiten Alzheimer Parkinson Erkrankungen des Cerebellums Huntington Läsionen des cerebralen Gewebes durch Infarkt oder Hirnblutung Vaskuläre Demenz Hemiparese Aphasie Neglect Entzündliche Erkrankungen Multiple Sklerose HIV Epilepsie 3

4 Alzheimer Merkmale: Neurofibrillenknäuel und Amyloidplaques führen zu Neuronenverlust Schäden überall im Gehirn, besonders im medialen Temporallappen (gedächtnisrelevant) führt zu Demenz (progressiv) erst postmortem tatsächlich diagnostizierbar 4

5 Alzheimer Zwei diagnostische Probleme: 1. Leidet der Patient überhaupt an Demenz 2. Wenn ja, ist es Alzheimer? Zu 1: - Messen einer verspäteten P300 Latenzzeit in der Oddball-Aufgabe - Bei fortgeschrittener Demenz immer feststellbar, jedoch nicht bei leichter oder sehr leichter Demenz - Deshalb N200 zum unterscheiden von leicht dementen und gesunden Patienten - N200 ist bei Dementen kleiner und verzögert im auditorischen Oddball-Experiment 5

6 Alzheimer Zu 2: (ist es Alzheimer?) - Andere Demenzerkrankungen können relativ gut diagnostiziert werden und so ist eine Unterscheidung von Alzheimer möglich - Huntington durch genetische Tests - Vaskuläre Demenz mittels CT - Hippocampale Aktivität nicht auf Kopfhaut messbar Aufgrunddessen ist die Diagnose durch EKP s bei Alzheimer nicht notwendig, der Beitrag der EKP-Forschung zur Alzheimererkrankung ist begrenzt Zukunft: - N200 als diagnostischer Marker - Möglichkeit hippocampale Aktivität von der Kopfhaut abzuleiten 6

7 Parkinson Bewegungsstörung im mittleren und hohen Alter Symptome: Ruhetremor, Muskelsteifheit, Schwierigkeiten bei Bewegungsinitiierung, maskenartiges Gesicht, kognitive Defizite Aufgrund von Degeneration der Substantia Nigra (verringerte Dopaminproduktion Dopaminmangel im Striatum d. Basalganglien) EKP-Forschung jetzt und in Zukunft: Präzise Beschreibung der motorischen und nichtmotorischen Beeinträchtigungen von Parkinsonpatienten (also Funktionen der Basalganglien Mit EKPs kann die Aktivität der Basalganglien nicht gemessen werden (ähnlich Alzheimer), lediglich die kortikalen Konsequenzen des Basalgangliendefizits 7

8 Parkinson keine klaren Befunde zu Rolle des BP und der CNV Selbstinitiierte Bewegungen (BP) - Gemessen anhand von Fingerbewegungen - Generell: BP-Amplitude bei P niedriger (entweder zu Anfang oder während des ges. BPs) - PET-Messungen bei den gleichen Patienten: schwächerer Blutfluss im SMA kleinere BPs spiegeln niedrigere Beteiligung des SMA wider - Gegensätzliche Befunde z.b. von Fattaposta et al.: größere BPs bei Patienten (die zwei Tasten hintereinander mit r/l drücken mussten), möglicherweise aufgrund von außergewöhnlich hohen Anstrengungen 8

9 Parkinson Bewegungsvorbereitung (CNV) - Messung der CNV vor einem imperativen Stimulus - Generell: Verringerung der CNV-Amplitude bei P vor imperativem Stimulus ggü. Gesunden - Je nach Aufgabe unterschiedliche Amplituden-Verringerung und topographische Ausdehnung Dysfunktion der Basalganglien scheint bes. Auswirkungen auf Prozesse zu haben, die bei der Antwortvorbereitung beteiligt sind ERPs können gut dazu genutzt werden, die Beeinträchtigung der Frontallappenfunktion zu messen (N400, MMN) 9

10 Huntington Schädigung d. Basalganglien (Nucleus Caudatus, Putamen), des Striatum & des cerebralen Cortex Symptome: progressive Bewegungsstörung, geht mit schwerer Demenz einher Wird durch dominantes Gen vererbt spätes Auftreten (ab 40) P300 Latenz in Oddball-Aufgabe verzögert, auch bei Nachkommen von Patienten, welche gefährdet sind H auch zu entwickeln Guter Ansatz um Risikogruppen zu identifizieren, aber präziser mithilfe von Gentests zu bestimmen ERPs können dazu beitragen die spezifischen Mechanismen der Beeinträchtigungen durch Huntington nachzuvollziehen 10

11 Multiple Sklerose Autoimmunkrankheit, bei der das Myelin der Axone im ZNS angegriffen wird Führt zu Zerfall des Myelins und Vernarbung im Gehirn Genetische und Umweltfaktoren Symptome: Sehstörungen, Muskelschwäche, Taubheit d. Gliedmaßen, Tremor, Ataxie Forschungsproblem: Heterogenität von MS 11

12 Multiple Sklerose 12

13 Multiple Sklerose Visuelle & auditorische Oddball-Aufgabe: - Patienten mit größeren cerebralen Läsionen zeigten verzögerte bzw. kleinere N2 und P3 - verlängerte N1 und P2 Latenzzeit nur bei Demenzkranken Arbeitsgedächtnisaufgaben: - kleinere P2 (auditorische Stimuli), größere slow waves (visuellphonologische Stimuli) - hier schon auffällig bei leicht erkrankten MS Patienten, im Gegensatz zu den Oddball-Aufgaben Beide Ansätze verdeutlichen die Probleme des Arbeitsgedächtnisses bei MS Patienten 13

14 Definition Epilepsie Anfallsleiden, das in verschiedenen Formen auftritt und durch plötzliche Anfälle von Bewusstlosigkeit und Krämpfen gekennzeichnet ist. 30 Mio weltweit betroffen Anfälle, hervorgerufen durch das synchrone Feuern einer großen Anzahl von Nervenzellen Krämpfe können klonisch (Muskelzittern) oder tonisch (starrer Krampf) sein 14

15 Definition Epileptische Aura Psychologisches Symptom, das einem Krampfanfall vorausgeht. - subtile Veränderungen in Denken, Stimmung und Verhalten - können Patienten vor einer bevorstehenden Konvulsion warnen 15

16 Ursachen Trauma Hirnverletzung Chemische Veränderungen aufgrund von Stoffwechselfehlern oder der Aussetzung ggü. Giftstoffen Auf Molekularebene: Riesige exzitatorische Potentiale Dysfunktion von inhibitorischen Prozessen (GABA-Verlust) Exzitatorische Kreisläufe, die exzessive neuronale Entladungen in andere Regionen vorantreiben 16

17 Zwei Grundtypen 1. Partielle Anfälle - Synchrone Aktivität der Neuronenverbände bleibt auf einen Herd beschränkt oder weitet sich aus - Betreffen aber nie das ganze Gehirn - Nicht von Bewusstseinsverlust oder Gleichgewichtsstörungen begleitet. 17

18 Zwei Grundtypen - 1. Partielle Anfälle Einfach-partielle Anfälle - haupts. motorische u./o. sensorische Symptome Komplex-partielle Anfälle - oft auf Temporallappen beschränkt (sog. Temporallappenepilepsie) - zwanghafte, wiederholte, einfache Handlungen (Automatismen), oder komplexe Handlungen, die beinahe normal erscheinen 18

19 Zwei Grundtypen 2. Generalisierte Anfälle - Betreffen das ganze Gehirn - Beginnen entweder mit partiellen Entladungen oder gleichzeitig in nahezu allen Teilen des Gehirns 19

20 Zwei Grundtypen - 2. Generalisierte Anfälle Grand-mal-Anfälle - Bewusstseins- und Gleichgewichtsverlust - Heftige tonisch-klonische Konvulsionen - Zyanose Petit-mal-Anfälle - Keine Konvulsionen - Petit-mal-Absence: Bewusstseinseintrübung, Unterbrechung von Handlung, leerer Blick, flatternde Augenlider - Bilaterales symmetrisches Muster von Spike-Wave-Entladungen (3 Hz) 20

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22 EKP Forschung bei Epilepsie 1. Führt die Entwicklung von epileptischen Anfällen zu kognitiver Verlangsamung und anderen kogn. Defiziten 2. Können intrakranielle Aufnahmen des Hippocampus die Gedächtnisleistung nach einer chirurgischen Entfernung des epileptischen Zentrums vorhersagen 3. Können Anfälle durch Biofeedback von event-related slow waves reduziert werden 22

23 EKP Forschung bei Epilepsie Zu 1. (Kognitive Verlangsamung und Gedächtnisbeeinträchtigung) Kognitive Verlangsamung getestet anhand der Messung von EKP- Verzögerungen in der auditorischen Oddball-Aufgabe verzögerte P3 Latenz Dauer der Epilepsie verbunden mit P3 Latenz (je länger der Anfall, desto verzögerter die P3) Bei Temporallappenepilepsie - visuelle Stimuli: massive Verzögerung der N2 (um 40 ms) - Wiedererkennen von sprachlichen Stimuli bei Patienten denen der rechte o. linke Temporallappen entfernt wurde: P3 ist verringert oder fehlt ganz EKPs sind also sensitive Indikatoren für Gedächtnisdefizite bei Epileptikern 23

24 EKP Forschung bei Epilepsie Zu 2. (Intrakranielle Messungen) Ausführliche Darstellung mit Studie im Anschluss von Carola 24

25 EKP Forschung bei Epilepsie Zu 3. (Biofeedback) Patienten, die selbst nach einer OP nicht anfallsfrei sind, können evtl. ihre Anfallshäufigkeit reduzieren, indem sie lernen ihre langsamen negativen Potentiale zu kontrollieren. (s. Birbaumer et al.) 25

26 Das Kindling-Modell der Epilepsie Kindling: Schrittweise Entwicklung und Verstärkung von Konvulsionen, ausgelöst durch eine Reihe periodischer Gehirnstimulationen Bei Versuchstieren (Ratten) wird 1x täglich die Amygdala elektrisch stimuliert Ratten reagieren erst nach ein paar Stimulationen, dann lösen diese Konvulsionen aus Erst leicht und partiell, mit jeder weiteren Stimulation verstärken sich jedoch die Konvulsionen und weiten sich aus Konvulsionen bei Ratten ähneln denen bei manchen Epilepsiearten des Menschen Kindling-Phänomen ist mit Epileptogenese nach Kopfverletzungen vergleichbar 26