Neuroplastizität des chronischen Tinnitus: Einfluss präfrontaler repetitiver transkranieller Magnetstimulation auf oszillatorische Hirnaktivität - University of Regensburg Publication Server

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Schmidt, Eldrid

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Date of publication of this fulltext: 27 Sep 2018 12:18

Details

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	2018
Referee:	Prof. Dr. Berthold Langguth
Date of exam:	12 September 2018
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie
Keywords:	Neuroplastizität, chronischer Tinnitus, repetitive transkranielle Magnetstimulation, Elektroenzephalogramm
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:	37760

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Abstract (German)

Abstract (German)

Unter Tinnitus versteht man die Wahrnehmung von Geräuschen, die keine externe Schallquelle besitzen. Studien zur funktionellen und strukturellen Bildgebung und Elektrophysiologie beim Menschen und beim Tier lassen bei chronischem Tinnitus Veränderungen in der Morphologie und Aktivität in auditorischen und nicht-auditorischen Hirnstrukturen erkennen. Auf Grundlage von Studien erfolgte die Erkenntnis, dass bei chronischem Tinnitus neben temporalen vor allem frontale Areale veränderte neuronale Aktivitäten aufweisen. Tinnitus lässt sich auch im Rahmen neuroplastischer Anpassungsprozesse in auditorischen und nicht-auditorischen Arealen erklären. Neuroplastizität beschreibt die Fähigkeit des Kortex, sich an veränderte Bedingungen anzupassen.
Basierend auf der Annahme, dass eine repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) einen Einfluss auf kortikale Neuroplastizität hat, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob durch eine rTMS über dem linken oder rechten präfrontalen Kortex Veränderungen in der oszillatorischen Hirnaktivität bei Personen mit und ohne Tinnitus unterschieden werden können. Eine Positionierung über dem präfrontalen Kortex wurde unter der Annahme ausgeführt, dass dieser Bereich bei einer Wahrnehmung und Aufrechterhaltung des Phantomgeräusches mitbeteiligt ist. RTMS-induzierte Veränderungen des linken und rechten temporalen Kortex wurden in einer anderen Arbeit behandelt.
Das Verfahren der rTMS wurde an 20 Patienten, die an Tinnitus leiden und an 20 gesunden Probanden angewendet und neuroplastische Effekte mittels Elektroenzephalogramm (EEG) dargestellt. Die Versuchsbedingungen erfolgten randomisiert. Kombinierte rTMS-EEG-Interventionen wurden an zwei Messterminen durchgeführt. In einer Sitzung wurden vier Ruhe-EEGs mit 64 Elektroden (5 Min.) in Kombination mit drei dazwischenliegenden rTMS-Stimulationen (200 Stimuli mit einer Stärke von 60 % der motorischen Ruheschwelle; Frequenz:1Hz) aufgezeichnet.
Das Protokoll einer Messung bestand aus einer temporalen, einer präfrontalen und einer Placebo-Bedingung parietal über dem Kortex. In der Folgesitzung erfolgten Interventionen, mit Ausnahme der Placebobedingung, über kontralateralen Arealen.
Zur besseren Vergleichbarkeit der Teilnehmer war es erforderlich, bei Probanden auch diagnostische Daten zu erheben. Zu diesem Zweck wurden bei allen Personen ein Audiogramm und verschiedene Fragebögen durchgeführt.
Werte, die in den diagnostischen Daten signifikant wurden, wurden mit der ANCOVA berechnet, um Effekte, die durch eine präfrontale Stimulation entstehen würden, unabhängig darstellen zu können.
Bei der Auswertung der Daten aus den kombinierten EEG-rTMS-Messungen zeigten sich im Gruppenvergleich signifikante Unterschiede im Oszillationsmuster (verum vs. sham) nach einer rechts-präfrontalen Stimulation: Im Beta-3- (21.5 bis 30 Hz) und Gamma-Frequenzband (30.5 bis 44 Hz) traten Veränderungen über rechts-temporalen Arealen bzw. zentralen Arealen auf. In der Gruppe der Patienten waren das Beta-3- und Gamma-Frequenzband nach einer tatsächlichen Stimulation (verum vs. sham) signifikant reduziert, wohingegen die Bänder in der Gruppe der Kontrollprobanden im Vergleich (verum vs. sham) weniger reduziert waren. Eine therapeutische Response ließ sich nur in sehr geringem Maß feststellen.
Abschließend lässt sich festhalten, dass es möglich ist, neuroplastische Effekte durch eine rTMS über dem präfrontalen Kortex zu induzieren und im EEG abzubilden. Dabei unterschieden sich Effekte innerhalb der Gruppe der Patienten, die an Tinnitus litten, verglichen mit den Effekten innerhalb der Gruppe der Kontrollprobanden.
Im Hinblick auf künftige Studien ist eine Weiterentwicklung und Präzisierung kombinierter bildgebender Verfahren in Ergänzung mit therapeutischen Maßnahmen wünschenswert.

Translation of the abstract (English)

Tinnitus is the perception of sounds that do not have an external sound source. Studies on functional and structural imaging and electrophysiology in humans and animals reveal changes in morphology and activity in auditory and nonauditory brain structures in chronic tinnitus. This makes it possible to uncover functional relationships and specific processing patterns without invasively penetrating brain structures. Based on studies, it was found that in chronic tinnitus not only temporal, but also frontal areas exhibit altered neuronal activities. Tinnitus can also be explained in the context of neuroplastic adaptation processes in auditory and non-auditory areas. Neuroplasticity describes the ability of the cortex to adapt to changed conditions.
Based on the assumption that repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) has an influence on cortical neuroplasticity, the present study investigated whether rTMS above the left or right prefrontal cortex can differentiate between changes in oscillatory brain activity in persons with and without tinnitus. Positioning above the prefrontal cortex was performed under the assumption that this area is involved in phantom sound perception and maintenance. RTMS-induced changes of the left and right temporal cortex were analysed in another paper.
The rTMS procedure was applied to 20 patients suffering from tinnitus and 20 healthy subjects. Neuroplastic effects were demonstrated by using an electroencephalogram (EEGs). The experimental conditions were randomized. Combined rTMS-EEG interventions were performed in two sessions. In one session, four resting EEGs with 64 electrodes (5 min.) in combination with three intermediate rTMS stimulations (200 stimuli with a strength of 60% of the motor resting threshold; frequency:1Hz) were recorded.
The protocol for measuring any possible effects consisted of placing temporal, prefrontal and parietal stimuli over the cortex, where the parietal functioned as a placebo condition. In the follow-up session, analyses were performed over contralateral areas.
When evaluating the data from the combined EEG-rTMS measurements, there were significant differences in the oscillation pattern (verum vs. sham) after right-prefrontal stimulation. In beta-3 (21.5 to 30 Hz) and gamma frequency bands (30.5 to 44 Hz), changes occurred over right-temporal and central areas.
In the group of patients the bands were significantly reduced after actual stimulation (verum vs. sham), whereas in the group of control subjects they were less reduced in comparison (verum vs. sham). A therapeutic response could only be determined to a very small extent.
In conclusion, it is possible to induce neuroplastic effects by rTMS over the prefrontal cortex and to map them in the EEG. Effects within the group of patients suffering from tinnitus differed from those seen within the group of control subjects.

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