Bisherige Studien konnten zeigen, dass repetitive Periphere Magnetstimulation (rPMS) an Muskeln der oberen Extremität bei Schlaganfallpatienten zu motorischen Verbesserungen führen kann (Struppler et al., NeuroImage, 2007; Struppler et al., Experimental Brain Research, 2004). Inwiefern mit dieser Methode die Erregbarkeit des Gehirns verändert wird und welche Phase des motorischen Lernens dabei beeinflusst wird, ist jedoch noch unklar. Das Ziel dieser Studie ist, die Konsolidierung motorischer Skills nach rPMS bei gesunden Probanden zu untersuchen. Mittels transkranieller Magnetstimulation (TMS) soll auch die Veränderung der intrakortikalen Inhibition (ICI) und Faszilitation (ICF) bestimmt werden.

Anodale tDCS (transcranial direct current stimulation, a-tDCS) steigert sowohl bei gesunden Probanden als auch bei Schlaganfallpatienten die Effektivität motorischen Lernens (Nitsche et al., J Cogn Neurosci, 2003; Hummel, Brain, 2005). Die zugrundeliegenden funktionellen Netzwerkprozesse sind jedoch noch unklar. Bisherige fMRT-Studien zeigten heterogene Ergebnisse beim Lernen unter Einfluss von tDCS. Die Anwendung unterschiedlicher, meist einfacher motorischer Paradigmen könnte der Grund für die Heterogenität der Ergebnisse sein. In einem 2 × 2 faktoriellen Design verglichen wir ein simples mit einem komplexen motorischen fMRT-Paradigma unter kathodaler und anodaler Stimulation. Als einfaches Paradigma wählten wir Fingertapping (FT), als komplexes einen Test für implizites motorisches Lernen, den Serial Reaction Time Task (SRTT; Nissen & Bullemer, Cognit Psychol, 1987). Wir untersuchten auch, ob die verschiedenen Stimulationsformen unterschiedliches Lernverhalten hervorrufen und mit der Rekrutierung unterschiedlicher Netzwerke einhergehen.

INTRODUCTION:Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is used to increase regional excitability to improve motor function in combination with training after neurological diseases or events such as stroke. We investigated whether a daily application of intermittent theta burst stimulation (iTBS; a short-duration rTMS that increases regional excitability) improves the training effect compared with sham stimulation in association with a four-day hand training program using a mirror (mirror training, MT). The right dorsal premotor cortex (dPMC right) was chosen as the target region for iTBS because this region has recently been emphasized as a node within a network related to MT. METHODS:Healthy subjects were randomized into the iTBS group or sham group (control group CG). In the iTBS group, iTBS was applied daily over dPMC right, which was functionally determined in an initial fMRI session prior to starting MT. MT involved 20 min of hand training daily in a mirror over four days. The hand tests, the intracortical excitability and fMRI were evaluated prior to and at the end of MT. RESULTS:The results of the hand training tests of the iTBS group were surprisingly significantly poorer compared with those from the CG group. Both groups showed a different course of excitability in both M1 and a different course of fMRI activation within the supplementary motor area and M1 left. CONCLUSION:We suggest the inter-regional functional balance was affected by daily iTBS over dPMC right. Maybe an inter-regional connectivity within a network is differentially balanced. An excitability increase within an inhibitory-balanced network would therefore disturb the underlying network.

Täglich benutzen wir Objekte ohne uns bewusste Gedanken über die Bedeutung (Semantik) oder die Beschaffenheit der Objekte sowie die daraus resultierenden Handlungsabläufe zu machen. Die notwendigen Informationen über die Objekteigenschaften gelangen über den dorsalen (Beschaffenheit) und ventralen (Semantik) visuellen Stream in den präfrontalen Cortex und müssen dort in einem Handlungskonzept integriert werden. Diese Argumentation wurde benutzt, um die beim Betrachten von bekannten Objekten aktivierten prämotorischen Areale zu klären. In dieser Studie soll nun einerseits untersucht werden, welche Areale für die Bildung von der für die Handhabung eines Objektes benötigten Konzeptebene verantwortlich sind. Ferner soll untersucht werden, wie die entsprechenden Areale ihre Interaktionen verändern, wenn die Handlungsebene erreicht ist. Da beispielsweise Schlaganfälle häufig im höheren Alter auftreten und strukturelle Veränderungen zu einer Veränderung der funktionellen Hirnorganisation führen, soll außerdem untersucht werden, ob sich diese „objektbezogene Handlungsebene“ in Abhängigkeit des Alters unterscheidet.

The contralesional primary motor cortex (M1) has been suggested to be involved in the motor recovery after mirror therapy, but whether the ipsilesional M1 is influenced by the contralesional M1 via transcallosal interhemispheric inhibition (IHI) is still unclear. The present study investigated the change of IHI as well as the intracortical inhibition and intracortical facilitation of both M1 induced by training in a mirror with the use of transcranial magnetic stimulation (TMS). In this 2 × 2 factorial design (time × group), healthy subjects exercised standardized motor skills with their right hand on four consecutive days. Either a mirror (mirror group) or a board (control group) was positioned between their hands. Before and after training TMS was applied along with training tests of both hands. Tests were the same motor skills exercised daily by both groups. Tests of the untrained left hand improved significantly more in the mirror group than in the control group after training (P = 0.02) and showed a close correlation with an increase of intracortical inhibition of M1(left). IHI did not show any difference between investigation time points and groups. The present study confirms the previous suggestion of the involvement of the "contralesional" left-side (ipsilateral to the hand behind the mirror) M1 after mirror therapy, which is not mediated by IHI. Even with the same motor skill training (both groups performed same motor skills) but with different visual information, different networks are involved in training-induced plasticity.