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Neuronale Erkrankungen und EKPs

- Schwerpunkt: EpilepsieProseminar Ereigniskorrelierte Potentiale

Carola Zirpel & Maxie Bunz

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Inhalt

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

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Neuronale ErkrankungenDegenerative 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

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Alzheimer• Merkmale: Neurofibrillenknäuel und Amyloidplaques

führen zu Neuronenverlust• Schäden überall im Gehirn, besonders im medialen

Temporallappen (gedächtnisrelevant)• führt zu Demenz (progressiv)• erst postmortem tatsächlichdiagnostizierbar

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Alzheimer

• Zwei diagnostische Probleme:1. Leidet der Patient überhaupt an Demenz2. 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

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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

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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

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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

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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)

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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 entwickelnGuter Ansatz um Risikogruppen zu identifizieren, aber präziser mithilfe von Gentests zu bestimmenERPs können dazu beitragen die spezifischen Mechanismen der Beeinträchtigungen durch Huntington nachzuvollziehen

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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

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Multiple Sklerose

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Multiple Sklerose• Visuelle & auditorische Oddball-Aufgabe:

- Patienten mit größeren cerebralen Läsionen zeigtenverzögerte bzw. kleinere N2 und P3- verlängerte N1 und P2 Latenzzeit

nur bei Demenzkranken

• Arbeitsgedächtnisaufgaben:- kleinere P2 (auditorische Stimuli), größere slow waves (visuell- phonologische 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

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Definition

EpilepsieAnfallsleiden, 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

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Definition

Epileptische AuraPsychologisches Symptom, das einem Krampfanfall vorausgeht.

- subtile Veränderungen in Denken, Stimmung und Verhalten

- können Patienten vor einer bevorstehenden Konvulsion warnen

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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

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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.

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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

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Zwei Grundtypen

• 2. Generalisierte Anfälle

- Betreffen das ganze Gehirn- Beginnen entweder mit partiellen Entladungen oder

gleichzeitig in nahezu allen Teilen des Gehirns

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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)

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EKP Forschung bei Epilepsie1. 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

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EKP Forschung bei EpilepsieZu 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

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EKP Forschung bei EpilepsieZu 2. (Intrakranielle Messungen)

• Ausführliche Darstellung mit Studie im Anschluss von Carola

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EKP Forschung bei EpilepsieZu 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.)

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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