Auditorisch und visuell evozierte Hirnpotentiale zur Hirnfunktionsdiagnostik bei wachstumsretardierten Feten (IUGR) und "small for gestational age"- Feten (SGA)

Die fetale Magnetenzephalographie (fMEG) bietet erstmalig die Möglichkeit fetale Hirnfunktionen nichtinvasiv abzuleiten. Mit Hilfe von auditorisch und visuell evozierten Potentialen ist es möglich die funktionelle Hirnentwicklung direkt zu überwachen. Dies könnte die bisherigen Überwachungsmethoden bei wachstumsretardierten (IUGR) Feten sinnvoll ergänzen. Die häufigste Ursache einer IUGR ist die uteroplazentare Insuffizienz. Neben einer erhöhten perinatalen Mortalität und Morbidität ist auch das Risiko für eine neurologisch- kognitive Entwicklungsstörung bei IUGR- Feten im Vergleich zu gesunden Feten erhöht. Da es bis heute keine wirkungsvolle Therapie gibt, ist die Überwachung dieser Feten umso wichtiger, um sie bei drohender Dekompensation zum richtigen Zeitpunkt zu entbinden. In der vorliegenden Arbeit ist erstmalig ein Unterschied der funktionellen Hirnentwicklung bei IUGR- Feten in Abgrenzung zu konstitutionell kleinen Feten untersucht worden. Die Studie verglich mittels magnetenzephalographischer Messungen die Latenzzeiten visuell und auditorisch evozierter Hirnpotentiale von 16 hypotrophen Feten ab der 28. Schwangerschaftswoche mit einem Normkollektiv. Die Gruppe der hypotrophen Feten wurde dabei in acht hypotrophe Feten mit einer dopplersonographisch nachgewiesenen Plazentainsuffizienz (IUGR) und acht konstitutionell hypotrophe Feten ohne Plazentainsuffizienz (SGA) unterteilt. Diese Unterscheidung ist sinnvoll, da SGA-Feten im Vergleich zu IUGR-Feten eine sehr gute Prognose haben. Für alle Messungen wurde das Verhaltensstadium des Feten nach Nijhuis et al. (1982) bestimmt. Ziel dieser Studie war es, verzögerte Latenzzeiten evozierter Hirnantworten bei IUGR- Feten im Vergleich zum Normkollektiv nachzuweisen und zu zeigen, dass bei SGA- Feten dieser Unterschied der Latenzen zum Normkollektiv nicht besteht. Dies ist Grundlage, um die fetale Magnetenzephalographie für das Monitoring einer verzögerten Hirnfunktionsreife zu etablieren. Parallel dazu wurde durch eine longitudinale Messreihe mit 58 Messungen von 19 eutrophen Feten eine Normdatenbank initiiert. Die IUGR-Feten zeigten tatsächlich längere Hirnantwortlatenzen auf auditorische und visuelle Stimulation als die Kontrollfeten. Bei Tonstimulation erwies sich dieser Unterschied als statistisch signifikant. Die Latenzzeiten der SGA- Feten auf Lichtstimulation waren mit der Kontrollgruppe vergleichbar. Bei Tonstimulation zeigten sie jedoch ebenfalls signifikant längere Latenzzeiten. Dieser Unterschied beruht möglicherweise auf einem Bias durch ungleiche Verteilung der fetalen Verhaltensstadien in den beiden Vergleichsgruppen. Bei den Feten der SGA- Gruppe wurde im Schnitt aktiveres Verhalten nachgewiesen als bei den Kontrollfeten. Da aktiveres Verhalten mit kürzeren Latenzzeiten auf Stimuli einhergeht, könnte dies zu einer Verzerrung der Daten geführt haben. Bisher ungeklärt ist auch ein möglicherweise unterschiedlicher Effekt der beiden Stimulationsarten auf die Latenzzeiten von Hirnantworten, die Stimulationsart als solche könnte einen weiteren Einfluss darstellen. In Anbetracht der klinischen Bedeutsamkeit sind weitere Studien, die auf dieser Arbeit aufbauen, sinnvoll, um mögliche Einflussfaktoren, wie das fetale Verhaltensstadium oder die Stimulationsart, zu evaluieren und die bereits intrauterin nachgewiesene verzögerte Hirnfunktionsentwicklung bei IUGR- Feten an größeren Kollektiven inklusive Follow- ups weitergehend zu untersuchen. Es gilt herauszufinden, ob eine verzögerte Hirnantwort in den Risikokollektiven ein Marker für spätere neurologische oder kognitive Entwicklungsverzögerungen ist. Dies wäre von großer klinischer Relevanz, um einerseits die betroffenen Eltern besser beraten zu können und andererseits den Kindern gezielte Frühfördermöglichkeiten anbieten zu können

Zusammenhang des mütterlichen Interleukin 6 - Serumspiegels mit der Entwicklung des fetalen Nervensystems auf Basis der Tübinger PREG-Kohorte

In der vorliegenden Arbeit wurde ein möglicher Zusammenhang untersucht zwischen den IL6-Serumspiegeln schwangerer Frauen und Daten zur neuronalen Entwicklung ihrer Feten, welche mittels einer fMEG-Messung erhoben wurden. Im fMEG wurden hierbei zum einen AER-Latenzen nach auditorischer Stimulation gemessen, um die Entwicklung des fetalen ZNS beurteilen zu können. Zum anderen wurde die fetale Herzratenvariabilität untersucht, um eine Aussage über die Entwicklung des fetalen ANS treffen zu können. Diese beiden Messergebnisse wurden auf eine Korrelation mit den mütterlichen IL6-Serumwerten hin untersucht. Außerdem wurde die Korrelation der IL6-Serumwerte mit der mütterlichen Herzratenvariabilität betrachtet. Hierzu wurden die Daten von 133 Frauen untersucht, welche zwischen dem 03.07.2013 und dem 09.05.2018 Teil der Tübinger PREG-Studie waren. Die Probandinnen nahmen zwischen der 27. und der 36. Schwangerschaftswoche an einer fMEG-Messung teil und gaben zum selben Zeitpunkt auch eine Blutprobe ab, aus der der IL6-Spiegel bestimmt wurde. Die IL6-Serumwerte korrelierten nicht signifikant mit den AER-Latenzen nach auditorischer Stimulation. Ebenso wenig korrelierten die IL6-Serumwerte signifikant mit der fetalen Herzrate und der fetalen Herzratenvariabilität. Lediglich der Zusammenhang zwischen den IL6-Serumwerten und der mütterlichen Herzrate im nüchternen Zustand war signifikant. Die mütterliche Herzrate zu den beiden anderen Messzeitpunkten sowie die mütterliche HRV zeigten jedoch keinen signifikanten Zusammenhang mit den IL6-Serumwerten. Außerdem zeigte sich ein signifikanter Einfluss des mütterlichen BMI vor der Schwangerschaft, welcher als Kovariate in die Analysen mit einbezogen gewesen war, auf sowohl die fetale als auch die mütterliche HRV. Die Arbeit konnte also leider keine neuen Erkenntnisse erbringen im Hinblick auf einen möglichen Einfluss eines mütterlichen erhöhten IL6-Spiegels als Indikator für eine erhöhte inflammatorische Aktivität auf die Entwicklung des fetalen Nervensystems. Jedoch zeigte sich ein auch in der bisherigen Literatur vorbeschriebener Zusammenhang zwischen einer erhöhten inflammatorischen Aktivität, gemessen durch IL6, und einer erhöhten basalen Herzrate der Schwangeren, was für eine erhöhte Aktivität des Sympathikus spricht. Des Weiteren zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen einem erhöhten BMI der Mutter und einer eingeschränkten HRV der Mutter. Dies zeugt von einer signifikanten Beeinträchtigung des mütterlichen ANS bei Vorliegen von Übergewicht. Da eine verminderte HRV als Marker für ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko gilt, sind Präventionsprogramme zur Gewichtsabnahme und körperlichen Aktivität dringend zu empfehlen. Ebenfalls konnte nachgewiesen werden, dass ein erhöhter mütterlicher BMI signifikante Auswirkungen auf die HRV des Fetus hat, was darauf hinweist, dass auch die Entwicklung des fetalen autonomen Nervensystems schon früh durch Übergewicht der Mutter negativ beeinträchtigt werden kann. Inwiefern diese Beeinträchtigung Konsequenzen auf die weitere kognitive Entwicklung des Kindes hat, ist eine Frage, die es in prospektiven Studien zu klären gilt. Die bisherige Literatur weist darauf hin, dass eine beeinträchtigte fetale HRV zumindest bis ins Alter von drei Jahren signifikante Auswirkungen auf die kognitiven Fähigkeiten des Kindes hat. Aus diesem Grund ist es wichtig, werdende Mütter aufzuklären über die Risiken von Übergewicht für das ungeborene Kind, und die Einführung von Programmen zur Gewichtsabnahme zu unterstützen

Clinical Management and Evolving Novel Therapeutic Strategies for Patients with Brain Tumors

A dramatic increase in knowledge regarding the molecular biology of brain tumors has been established over the past few years, and this has lead to the development of novel therapeutic strategies for these patients. In this book a review of the options available for the clinical management of patients with these tumors are outlined. In addition advances in radiology both for pre-operative diagnostic purposes along with surgical planning are described. Furthermore a review of newer developments in chemotherapy along with the evolving field of photodynamic therapy both for intra-operative management and subsequent therapy is provided. A discussion of certain surgical management issues along with tumor induced epilepsy is included. Finally a discussion of the management of certain unique problems including brain metastases, brainstem glioma, central nervous system lymphoma along with issues involving patients with a brain tumor and pregnancy is provided

Verification of fetal brain responses by coregistration of fetal ultrasound and fetal magnetoencephalography data

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Neuroimaging - Clinical Applications

Modern neuroimaging tools allow unprecedented opportunities for understanding brain neuroanatomy and function in health and disease. Each available technique carries with it a particular balance of strengths and limitations, such that converging evidence based on multiple methods provides the most powerful approach for advancing our knowledge in the fields of clinical and cognitive neuroscience. The scope of this book is not to provide a comprehensive overview of methods and their clinical applications but to provide a "snapshot" of current approaches using well established and newly emerging techniques

Augmentation of Brain Function: Facts, Fiction and Controversy. Volume III: From Clinical Applications to Ethical Issues and Futuristic Ideas

The final volume in this tripartite series on Brain Augmentation is entitled “From Clinical Applications to Ethical Issues and Futuristic Ideas”. Many of the articles within this volume deal with translational efforts taking the results of experiments on laboratory animals and applying them to humans. In many cases, these interventions are intended to help people with disabilities in such a way so as to either restore or extend brain function. Traditionally, therapies in brain augmentation have included electrical and pharmacological techniques. In contrast, some of the techniques discussed in this volume add specificity by targeting select neural populations. This approach opens the door to where and how to promote the best interventions. Along the way, results have empowered the medical profession by expanding their understanding of brain function. Articles in this volume relate novel clinical solutions for a host of neurological and psychiatric conditions such as stroke, Parkinson’s disease, Huntington’s disease, epilepsy, dementia, Alzheimer’s disease, autism spectrum disorders (ASD), traumatic brain injury, and disorders of consciousness. In disease, symptoms and signs denote a departure from normal function. Brain augmentation has now been used to target both the core symptoms that provide specificity in the diagnosis of a disease, as well as other constitutional symptoms that may greatly handicap the individual. The volume provides a report on the use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) in ASD with reported improvements of core deficits (i.e., executive functions). TMS in this regard departs from the present-day trend towards symptomatic treatment that leaves unaltered the root cause of the condition. In diseases, such as schizophrenia, brain augmentation approaches hold promise to avoid lengthy pharmacological interventions that are usually riddled with side effects or those with limiting returns as in the case of Parkinson’s disease. Brain stimulation can also be used to treat auditory verbal hallucination, visuospatial (hemispatial) neglect, and pain in patients suffering from multiple sclerosis. The brain acts as a telecommunication transceiver wherein different bandwidth of frequencies (brainwave oscillations) transmit information. Their baseline levels correlate with certain behavioral states. The proper integration of brain oscillations provides for the phenomenon of binding and central coherence. Brain augmentation may foster the normalization of brain oscillations in nervous system disorders. These techniques hold the promise of being applied remotely (under the supervision of medical personnel), thus overcoming the obstacle of travel in order to obtain healthcare. At present, traditional thinking would argue the possibility of synergism among different modalities of brain augmentation as a way of increasing their overall effectiveness and improving therapeutic selectivity. Thinking outside of the box would also provide for the implementation of brain-to-brain interfaces where techniques, proper to artificial intelligence, could allow us to surpass the limits of natural selection or enable communications between several individual brains sharing memories, or even a global brain capable of self-organization. Not all brains are created equal. Brain stimulation studies suggest large individual variability in response that may affect overall recovery/treatment, or modify desired effects of a given intervention. The subject’s age, gender, hormonal levels may affect an individual’s cortical excitability. In addition, this volume discusses the role of social interactions in the operations of augmenting technologies. Finally, augmenting methods could be applied to modulate consciousness, even though its neural mechanisms are poorly understood. Finally, this volume should be taken as a debate on social, moral and ethical issues on neurotechnologies. Brain enhancement may transform the individual into someone or something else. These techniques bypass the usual routes of accommodation to environmental exigencies that exalted our personal fortitude: learning, exercising, and diet. This will allow humans to preselect desired characteristics and realize consequent rewards without having to overcome adversity through more laborious means. The concern is that humans may be playing God, and the possibility of an expanding gap in social equity where brain enhancements may be selectively available to the wealthier individuals. These issues are discussed by a number of articles in this volume. Also discussed are the relationship between the diminishment and enhancement following the application of brain-augmenting technologies, the problem of “mind control” with BMI technologies, free will the duty to use cognitive enhancers in high-responsibility professions, determining the population of people in need of brain enhancement, informed public policy, cognitive biases, and the hype caused by the development of brain- augmenting approaches