Neuroplastische Korrelate des chronischen Tinnitus am auditorischen Kortex: Eine kombinierte TMS-EEG-Untersuchung - University of Regensburg Publication Server

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Gollmitzer, Judith

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Date of publication of this fulltext: 20 Oct 2017 06:52

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	20 October 2017
Referee:	Prof. Dr. Berthold Langguth
Date of exam:	4 October 2017
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie
Keywords:	Tinnitus, repetitive transkranielle Magnetstimulation, Neuroplastizität, Elektroenzephalographie
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	36250

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Abstract (German)

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Chronischem Tinnitus liegt unter anderem eine veränderte neuronale Aktivität im zentralen Nervensystem zu Grunde. Ein Teil der Patienten mit chronischem Tinnitus profitiert von der Anwendung von repetitiver transkranieller Magnetstimulation (rTMS) am temporalen und/oder frontalen Kortex. Man geht davon aus, dass rTMS einen Einfluss auf die kortikale Neuroplastizität hat. Ruhemessungen mit Elektroenzephalographie zeigen bei Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen eine veränderte Power in verschiedenen Frequenzbändern. Die vorliegende Studie untersucht, ob sich die neuronale Reaktivität auf rTMS bei Patienten mit chronischem Tinnitus von gesunden Kontrollpersonen unterscheidet.
Dazu wurde an 20 Patienten mit chronischem Tinnitus und 20 gesunden Kontrollpersonen ein kombiniertes rTMS-EEG-Protokoll durchgeführt. Im Rahmen des Protokolls wurde an zwei Tagen im Abstand von einer Woche jeweils ein Ruhe-EEG aufgezeichnet und im Anschluss daran am rechten und linken temporalen und frontalen Kortex stimuliert. Dem folgte jeweils eine EEG-Aufzeichnung. Zudem beinhaltet das Protokoll an jedem Stimulationstag eine Sham-Bedingung, die um 180° gedrehte Spule am Vertex. Die Versuchsbedingungen waren randomisiert. Die Gruppen wurden hinsichtlich Alter, Geschlecht, Hörverlust und Händigkeit aneinander angeglichen und ein Einfluss der Faktoren Bildungsgrad, Intelligenzquotient und Geräuschüberempfindlichkeit statistisch ausgeschlossen. Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der Effekte temporaler Stimulation.
Es konnte nach temporaler Stimulation keine signifikante, sham-kontrollierte Lautstärkereduktion in der Gruppe der Patienten mit chronischem Tinnitus erzielt werden. Es wurden jedoch Gruppenunterschiede zwischen der Patienten- und Kontrollgruppe auf oszillatorischer Ebene festgestellt. Nach linkstemporaler rTMS-Stimulation kam es in der Patientengruppe im EEG zu einer signifikanten Reduktion der Power im Delta- und Theta-Frequenzbereich in frontalen Kanälen sowie zu einer Steigerung der Power im Beta2-Frequenzbereich. In der Kontrollgruppe kam es zu keinen signifikanten Veränderungen in diesen Frequenzbereichen.
Mögliche Ursachen für den fehlenden therapeutischen Nutzen können die niedrige Stimulationsfrequenz, die kurze Anwendungszeit, der Stimulationsort sowie die Stimulationsintensität sein. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass es bei Patienten mit chronischem Tinnitus auf oszillatorischer Ebene durch temporale rTMS-Stimulation in frontalen kortikalen Arealen zu einer Abnahme der Power im Delta- und Thetafrequenzbereich kommt. Dies unterstützt die These, dass an chronischem Tinnitus ein Netzwerk verschiedener Hirnareale beteiligt ist. Es gibt Studien, die darauf hinweisen, dass bei Patienten mit chronischem Tinnitus eine vermehrte Power im niederfrequenten Bereich als Korrelat einer thalamokortikalen Dysrhythmie abzuleiten ist. Möglicherweise lässt sich diese Zunahme der Power im Delta-und Thetafrequenzbereich bei Patienten mit Tinnitus durch die Anwendung von rTMS beeinflussen. Die Zunahme der Power im Beta2-Frequenzband lässt sich auch in das Modell der thalamokortikalen Dysrhythmie einordnen.
In dieser Studie erfolgte eine Analyse der Daten auf Sensor-Ebene. Eine Analyse der Konnektivität könnte darüber hinaus einen weiteren Einblick in die Neuroplastizität bei chronischem Tinnitus geben.

Translation of the abstract (English)

Chronic tinnitus is associated with an altered neuronal activity in the central nervous system. Some patients with chronic tinnitus report improvement of the tinnitus intensity and loudness after the application of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) at temporal or frontal cortical areas. Assuming that rTMS has an influence on cortical neuroplasticity we investigated whether this influence differs between patients with chronic tinnitus compared to individuals without tinnitus perception.
Therefore we combined the application of rTMS with recording of brain oscillations by electroencephalography (EEG) both on 20 patients and 20 controls. The protocol consisted of two sessions in two consecutive weeks. During each session, a resting state EEG recording was conducted followed by a stimulation of the right or left frontal and temporal cortex and a sham condition (inverted coil at the central parietal cortex) in randomized order. Aim of this dissertation is the investigation of the effects of the temporal stimulation.
Ultimately, a significant improvement of tinnitus sensation after the stimulation protocol could not be proven. Nevertheless after stimulating the left temporal cortex we found significant group differences concerning brain oscillations for the patient group compared to the control group. We detected a decrease in power for delta- and theta bands and patients showed an increase in power for the beta2 band. No significant changes could be found in the control group.
Since there is no reliable protocol for the application of rTMS yet, several conditions might have caused the missing therapeutic effect such as a lack of stimulation intensity or the stimulation sessions being too short in time. However, it could be shown that there are tinnitus related differences in patients and controls in oscillatory power. The decrease of power in the delta- and theta frequency band in frontal areas after temporal application supports the thesis that there is a network of different brain areas involved in the development and perception of chronic tinnitus. The increase of power in the beta2-frequency band can be interpreted within the model of thalamocortical dysrhythmia.
In future studies analyzing the changes regarding connectivity can contribute to a better understanding of the tinnitus network and pathology involving various brain areas.

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