Validierung der lateralisierenden Aktivierung von Wada-Test Paradigmen mittels funktioneller transkranieller Dopplersonographie

Im Rahmen der prächirurgischen Diagnostik von Patienten mit fokalen therapieresistenten Epilepsien ist die Kenntnis der Lokalisation und Lateralität des eloquenten Kortex von großer Bedeutung. Bis heute stellt der invasive Wada Test zur Beurteilung der Sprach- und Gedächtnislokalisation den Goldstandard in der prächirurgischen Epilepsiediagnostik dar. Mit der non-invasiven funktionellen transkraniellen Dopplersonographie (fTCD) kann man ereigniskorreliert die relative Blutflussgeschwindigkeitsveränderungen (CBFV) arterieller Gefäße des Gehirns erfassen und im Seitenvergleich untersuchen, ob Hirnfunktionen lateralisiert sind. Die fTCD ist also geeignet, hemisphärische Dominanz kognitiver Funktionen zu bestimmen. Die hemisphärische Lateralisierung für Sprache mittels fTCD ist bisher am besten untersucht und zahlreiche Studien zeigen eine gute Korrelation mit Ergebnissen des Wada Tests und der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT). FTCD kann den Wada Test zur Lateralisierung von Sprache in vielen Fällen in der prächirurgischen Diagnostik ersetzen. Es wurde bis jetzt jedoch kaum untersucht, ob fTCD auch zur Lateralisierung non-verbaler Gedächtnisfunktionen eingesetzt werden kann und inwieweit eine hemisphärenspezifische Aktivierung durch die Wada Test-Paradigmen erfolgt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zu klären, ob die Wada Test-Paradigmen zu einer lateralisierten Aktivierung führen, welche mit der fTCD-Untersuchung nachweisbar ist. Außerdem wurde geprüft, ob man fTCD zur Lateralisierung von verbalem und non-verbalem Gedächtnis einsetzen kann. In dieser Studie sind an 40 gesunden Probanden vier verschiedene Wada-Paradigmen mittels fTCD untersucht worden. Dabei wurde kontinuierlich die CBFV der beiden Arteriae cerebri mediae gemessen und anschließend auf hemisphärische Dominanz getestet. Zur Lateralisierung des non-verbalen Gedächtnisses wurden die Untertests „Gesichter encodieren“ und „Gesichter Recall“ durchgeführt. Mit Hilfe der Untertests „Wörter encodieren“ und „Wörter Recall“ wurde die Lateralisierung des verbalen Gedächtnisses geprüft. Um diese Ergebnisse zu validieren, wurde die Sprachlateralität mit dem bereits etablierten und sowohl mit dem Wada Test als auch mit der fMRT korrelierten Wortgenerierungsparadigma untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchung dienten als stabiles äußeres Vergleichskriterium. Die vorliegende Studie konnte bei der Untersuchung des Wortgenerierungsparadigmas eine signifikante linksseitige Hemisphärendominanz bestätigen. Von 40 Probanden wurde bei 37 (92,5%) ein relativer Anstieg der CBFV der linken Arteria cerebri media gemessen. Bei der Untersuchung zur Lokalisation des non-verbalen Gedächtnisses zeigte sich keine signifikante Hemisphärendominanz, jedoch eine signifikant geringere Aktivierung der linken Hemisphäre im Vergleich zum Wortgenerierungstest, so dass eine eher bihemisphärische Repräsentation non-verbaler Gedächtnisinhalte angenommen werden muss. Die Überprüfung der Lokalisation des verbalen Gedächtnisses ergab bei 27 der 40 Probanden (67,5 %) eine linkshemisphärische, bei zweien eine rechtshemisphärische (5 %) Dominanz und bei 11 Teilnehmern (27,5 %) keine lateralisierende Aktivierung. Im Rahmen dieser Untersuchung kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die im Wada Test verwandten Paradigmen „Wörter encodieren“ und „Wörter Recall“ eine linkshemisphärische Aktivierung induzieren, wohingegen die Paradigmen „Gesichter encodieren“ und „Gesichter Recall“ am ehesten bihemisphärisch repräsentiert sind. Diese Ergebnisse decken sich mit bisherigen in der Literatur beschriebenen Untersuchungen, in denen ein stabiles rechtshemisphärisch aktivierendes Paradigma in fTCD Studien bisher noch nicht gefunden wurde. Mit dieser Studie konnte keine eindeutig lateralisierende Aktivierung der nicht-sprachlichen Wada Test-Paradigmen festgestellt werden. Aufgrund dieser Ergebnisse sollte eine Optimierung der im Wada Test verwandten Paradigmen in Erwägung gezogen werden. FTCD könnte hierbei als Screening-Methode dienen, ein geeignetes Paradigma zu finden

Kopplung der Cyclooxygenase 2 an sekundäre Enzyme

Die NSAR gehören zu den weltweit am häufigsten eingenommenen Schmerzmedikamenten. Sie hemmen die Cylooxygenase 1 und 2, Enzyme, die für die Produktion von Schmerzmediatoren (Prostaglandine) verantwortlich sind. Durch die unselektive Hemmung beider Cylooxygenasen kommt es jedoch auch zu der Hemmung des physiologischen Wirkungsspektrums der Cyclooxygenase 1, z.B. dem Schutz der Magenmukosa. Dies kann zu unerwünschten Nebenwirkungen, wie z.B. Magenschleimhautblutungen, führen. Da die Cyclooxygenase 2 im Gegensatz zu der Cyclooxygenase 1 weniger bzw. andere physiologische Funktionen übernimmt und in erhöhtem Maße in entzündetem Gewebe exprimiert wird, wurden selektive Cyclooxygenase 2 – Hemmer entwickelt. Leider zeigten sich in der klinischen Anwendung dieser selektiven Inhibitoren nach Jahren kardiovaskuläre Komplikationen. Eine mögliche Ursache dieser Komplikationen könnte in der Präferenz der Cyclooxygenase 2 zur Prostazyklin-Synthase und somit zur Prostazyklin-Bildung liegen. Prostazyklin ist ein vaskulär-protektives Eikosanoid, welches die Thrombozytenaggregation hemmt und vasodilatierend wirkt. Eine Verminderung des Prostazyklins kann also thromboembolische Komplikationen verursachen. Warum aber gerade die Prostazyklin-Synthase vorrangig mit der Cyclooxygenase 2 statt mit der Cyclooxygenase 1 arbeitet, ist bisher noch nicht geklärt. Eine mögliche Ursache könnte in einem strukturellen Unterschied der beiden Enzyme liegen. Obwohl die Cyclooxygenasen in Ihren Sequenzen eine Homologie von 60 % aufweisen, findet sich ein auffallender Unterschied in der Struktur des C-terminalen Endes. Die Cyclooxygenase 2 weist hier einen Einschub von 18 Aminosäuren auf, welche sich im C-terminalen Ende der Cyclooxygenase 1 nicht finden lässt. Daher wurde im Rahmen dieser Dissertation das C-terminale Ende der Cyclooxygenase 2 zunächst durch sieben Punktmutationen verändert. Die Veränderungen bezogen sich sowohl auf die Struktur als auch auf die Hydrophobizität, den Säuregrad und die Polarität bzw. den Ladungszustand des Enzyms. Darüber hinaus wurden zwei Deletionsmutationen durchgeführt, bei der der C-Terminus der Cyclooxygenase 2 zum einen zur Hälfte, zum anderen ganz entfernt wurde. Alle neun Mutanten wurden in ein Zellsystem (HEK 293) transformiert, die Überstände auf die Prostazyklin- und PGE2-Produktion untersucht und mit Hilfe des Western-Blot-Verfahren überprüft. Die Untersuchungen ergaben, dass sich die Produktionen des Prostazyklins und des PGE2 bei den Punktmutationen nur in ihrer gesamten Menge, nicht aber im Verhältnis Prostazyklin zu PGE2 veränderten. Die Deletionsmutanten zeigten jedoch einen Rückgang der Prostazyklin- Produktion in der Gesamtmenge und im Verhältnis zu PGE2. Die Deletion der Hälfte bzw. des ganzen C-Terminus der Cyclooxygenase hat also zu einer veränderten Prostazyklin-Produktion geführt. Diese Daten weisen daraufhin, dass der C-Terminus für die Präferenz der Cyclooxygenase 2 bezüglich der Prostazyklin-Synthase eine entscheidende Rolle spielen könnte. Es bedarf weiterer Forschungen, um eine etwaige Verbindung der Prostazyklin- Synthase und des C-Terminus der Cyclooxygenase 2 noch genauer zu untersuchen. Die vollständige Aufklärung dieser Präferenz ist in Bezug auf eine Schmerztherapie ohne mögliche Komplikationen für die Zukunft von großer klinischer Bedeutung

Validierung der lateralisierenden Aktivierung von Wada-Test Paradigmen mittels funktioneller transkranieller Dopplersonographie

Im Rahmen der prächirurgischen Diagnostik von Patienten mit fokalen therapieresistenten Epilepsien ist die Kenntnis der Lokalisation und Lateralität des eloquenten Kortex von großer Bedeutung. Bis heute stellt der invasive Wada Test zur Beurteilung der Sprach- und Gedächtnislokalisation den Goldstandard in der prächirurgischen Epilepsiediagnostik dar. Mit der non-invasiven funktionellen transkraniellen Dopplersonographie (fTCD) kann man ereigniskorreliert die relative Blutflussgeschwindigkeitsveränderungen (CBFV) arterieller Gefäße des Gehirns erfassen und im Seitenvergleich untersuchen, ob Hirnfunktionen lateralisiert sind. Die fTCD ist also geeignet, hemisphärische Dominanz kognitiver Funktionen zu bestimmen. Die hemisphärische Lateralisierung für Sprache mittels fTCD ist bisher am besten untersucht und zahlreiche Studien zeigen eine gute Korrelation mit Ergebnissen des Wada Tests und der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT). FTCD kann den Wada Test zur Lateralisierung von Sprache in vielen Fällen in der prächirurgischen Diagnostik ersetzen. Es wurde bis jetzt jedoch kaum untersucht, ob fTCD auch zur Lateralisierung non-verbaler Gedächtnisfunktionen eingesetzt werden kann und inwieweit eine hemisphärenspezifische Aktivierung durch die Wada Test-Paradigmen erfolgt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zu klären, ob die Wada Test-Paradigmen zu einer lateralisierten Aktivierung führen, welche mit der fTCD-Untersuchung nachweisbar ist. Außerdem wurde geprüft, ob man fTCD zur Lateralisierung von verbalem und non-verbalem Gedächtnis einsetzen kann. In dieser Studie sind an 40 gesunden Probanden vier verschiedene Wada-Paradigmen mittels fTCD untersucht worden. Dabei wurde kontinuierlich die CBFV der beiden Arteriae cerebri mediae gemessen und anschließend auf hemisphärische Dominanz getestet. Zur Lateralisierung des non-verbalen Gedächtnisses wurden die Untertests „Gesichter encodieren“ und „Gesichter Recall“ durchgeführt. Mit Hilfe der Untertests „Wörter encodieren“ und „Wörter Recall“ wurde die Lateralisierung des verbalen Gedächtnisses geprüft. Um diese Ergebnisse zu validieren, wurde die Sprachlateralität mit dem bereits etablierten und sowohl mit dem Wada Test als auch mit der fMRT korrelierten Wortgenerierungsparadigma untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchung dienten als stabiles äußeres Vergleichskriterium. Die vorliegende Studie konnte bei der Untersuchung des Wortgenerierungsparadigmas eine signifikante linksseitige Hemisphärendominanz bestätigen. Von 40 Probanden wurde bei 37 (92,5%) ein relativer Anstieg der CBFV der linken Arteria cerebri media gemessen. Bei der Untersuchung zur Lokalisation des non-verbalen Gedächtnisses zeigte sich keine signifikante Hemisphärendominanz, jedoch eine signifikant geringere Aktivierung der linken Hemisphäre im Vergleich zum Wortgenerierungstest, so dass eine eher bihemisphärische Repräsentation non-verbaler Gedächtnisinhalte angenommen werden muss. Die Überprüfung der Lokalisation des verbalen Gedächtnisses ergab bei 27 der 40 Probanden (67,5 %) eine linkshemisphärische, bei zweien eine rechtshemisphärische (5 %) Dominanz und bei 11 Teilnehmern (27,5 %) keine lateralisierende Aktivierung. Im Rahmen dieser Untersuchung kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die im Wada Test verwandten Paradigmen „Wörter encodieren“ und „Wörter Recall“ eine linkshemisphärische Aktivierung induzieren, wohingegen die Paradigmen „Gesichter encodieren“ und „Gesichter Recall“ am ehesten bihemisphärisch repräsentiert sind. Diese Ergebnisse decken sich mit bisherigen in der Literatur beschriebenen Untersuchungen, in denen ein stabiles rechtshemisphärisch aktivierendes Paradigma in fTCD Studien bisher noch nicht gefunden wurde. Mit dieser Studie konnte keine eindeutig lateralisierende Aktivierung der nicht-sprachlichen Wada Test-Paradigmen festgestellt werden. Aufgrund dieser Ergebnisse sollte eine Optimierung der im Wada Test verwandten Paradigmen in Erwägung gezogen werden. FTCD könnte hierbei als Screening-Methode dienen, ein geeignetes Paradigma zu finden

The influence of expertise on brain activation of the action observation network during anticipation of tennis and volleyball serves

In many daily activities, and especially in sport, it is necessary to predict the effects of others' actions in order to initiate appropriate responses. Recently, researchers have suggested that the action-observation network (AON) including the cerebellum plays an essential role during such anticipation, particularly in sport expert performers. In the present study, we examined the influence of task-specific expertise on the AON by investigating differences between two expert groups trained in different sports while anticipating action effects. Altogether, 15 tennis and 16 volleyball experts anticipated the direction of observed tennis and volleyball serves while undergoing functional magnetic resonance imaging (fMRI). The expert group in each sport acted as novice controls in the other sport with which they had only little experience. When contrasting anticipation in both expertise conditions with the corresponding untrained sport, a stronger activation of AON areas (SPL, SMA), and particularly of cerebellar structures, was observed. Furthermore, the neural activation within the cerebellum and the SPL was linearly correlated with participant's anticipation performance, irrespective of the specific expertise. For the SPL, this relationship also holds when an expert performs a domain-specific anticipation task. Notably, the stronger activation of the cerebellum as well as of the SMA and the SPL in the expertise conditions suggests that experts rely on their more fine-tuned perceptual-motor representations that have improved during years of training when anticipating the effects of others' actions in their preferred sport. The association of activation within the SPL and the cerebellum with the task achievement suggests that these areas are the predominant brain sites involved in fast motor predictions. The SPL reflects the processing of domain-specific contextual information and the cerebellum the usage of a predictive internal model to solve the anticipation task. © 2014 Balser, Lorey, Pilgramm, Naumann, Kindermann, Stark, Zentgraf, Williams and Munzert

The influence of expertise on brain activation of the action observation network during anticipation of tennis and volleyball serves

In many daily activities, and especially in sport, it is necessary to predict the effects of others´ actions in order to initiate appropriate responses. Recently, researchers have suggested that the action–observation network (AON) including the cerebellum plays an essential role during such anticipation, particularly in sport expert performers. In the present study, we examined the influence of task-specific expertise on the AON by investigating differences between two expert groups trained in different sports while anticipating action effects. Altogether, 15 tennis and 16 volleyball experts anticipated the direction of observed tennis and volleyball serves while undergoing functional magnetic resonance imaging (fMRI). The expert group in each sport acted as novice controls in the other sport with which they had only little experience. When contrasting anticipation in both expertise conditions with the corresponding untrained sport, a stronger activation of AON areas (SPL, SMA), and particularly of cerebellar structures, was observed. Furthermore, the neural activation within the cerebellum and the SPL was linearly correlated with participant´s anticipation performance, irrespective of the specific expertise. For the SPL, this relationship also holds when an expert performs a domain-specific anticipation task. Notably, the stronger activation of the cerebellum as well as of the SMA and the SPL in the expertise conditions suggests that experts rely on their more fine-tuned perceptual-motor representations that have improved during years of training when anticipating the effects of others´ actions in their preferred sport. The association of activation within the SPL and the cerebellum with the task achievement suggests that these areas are the predominant brain sites involved in fast motor predictions. The SPL reflects the processing of domain-specific contextual information and the cerebellum the usage of a predictive internal model to solve the anticipation task

Borderline personality disorder is associated with lower confidence in perception of emotional body movements

Much recent research has shown that personality disorders are associated with an altered emotion perception. Whereas most of this research was conducted with stimuli such as faces, the present study examined possible differences in the perception of emotions expressed via body language and body movements. 30 patients with borderline personality disorder (BPD) and 30 non-patients observed video scenes of emotional human interactions conveyed by point–light displays, rated the depicted valence, and judged their confidence in this rating. Patients with BPD showed no altered emotion perception (i.e., no biased perception in either a negative or a positive direction). They did not perceive and evaluate depicted emotions as being more extreme than healthy controls. However, patients with BPD showed less confidence in their perception of depicted emotions, especially when these were difficult to identify. The findings extend insights on altered emotion perception in persons with BPD to include the field of body movements

Motor imagery of hand actions: Decoding the content of motor imagery from brain activity in frontal and parietal motor areas

How motor maps are organized while imagining actions is an intensely debated issue. It is particularly unclear whether motor imagery relies on action-specific representations in premotor and posterior parietal cortices. This study tackled this issue by attempting to decode the content of motor imagery from spatial patterns of Blood Oxygen Level Dependent (BOLD) signals recorded in the frontoparietal motor imagery network. During fMRI-scanning, 20 right-handed volunteers worked on three experimental conditions and one baseline condition. In the experimental conditions, they had to imagine three different types of right-hand actions: an aiming movement, an extension-flexion movement, and a squeezing movement. The identity of imagined actions was decoded from the spatial patterns of BOLD signals they evoked in premotor and posterior parietal cortices using multivoxel pattern analysis. Results showed that the content of motor imagery (i.e., the action type) could be decoded significantly above chance level from the spatial patterns of BOLD signals in both frontal (PMC, M1) and parietal areas (SPL, IPL, IPS). An exploratory searchlight analysis revealed significant clusters motor- and motor-associated cortices, as well as in visual cortices. Hence, the data provide evidence that patterns of activity within premotor and posterior parietal cortex vary systematically with the specific type of hand action being imagined. Hum Brain Mapp, 2015. © 2015 The Authors. Human Brain Mapping Published byWiley Periodicals, Inc

A systematic review of the reporting of tinnitus prevalence and severity

Introduction There is no standard diagnostic criterion for tinnitus, although some clinical assessment instruments do exist for identifying patient complaints. Within epidemiological studies the presence of tinnitus is determined primarily by self-report, typically in response to a single question. Using these methods prevalence figures vary widely. Given the variety of published estimates worldwide, we assessed and collated published prevalence estimates of tinnitus and tinnitus severity, creating a narrative synthesis of the data. The variability between prevalence estimates was investigated in order to determine any barriers to data synthesis and to identify reasons for heterogeneity. Methods and analysis: A systematic review included all adult population studies reporting the prevalence of tinnitus from January 1980 to July 2015. We searched five databases (Embase, Medline, PsychInfo, CINAHL and Web Of Science), using a combination of medical subject headings (MeSH) and relevant text words. Observational studies including cross-sectional studies were included, but studies estimating the incidence of tinnitus (e.g. cohort studies) were outside the scope of this systematic review. Results The databases identified 875 papers and a further 16 were identified through manual searching. After duplicates were removed, 515 remained. On the basis of the title, abstract and full-text screening, 400, 48 and 27 papers respectively were removed. This left 40 papers, reporting 39 different studies, for data extraction. Sixteen countries were represented, with the majority of the studies from the European region (38.5%). Publications since 2010 represented half of all included studies (48.7%). Overall prevalence figures for each study ranged from 5.1% to 42.7%. For the 12 studies that used the same definition of tinnitus, prevalence ranged from 11.9% to 30.3%. Twenty-six studies (66.7%) reported tinnitus prevalence by different age groups, and generally showed an increase in prevalence as age increases. Half the studies reported tinnitus prevalence by gender. The pattern generally showed higher tinnitus prevalence among males than females. There were 8 different types of definitions of tinnitus, the most common being “tinnitus lasting for more than five minutes at a time” (34.3%). Only seven studies gave any justification for the question that was used, or acknowledged the lack of standard questions for tinnitus. There is widespread inconsistency in defining and reporting tinnitus, leading to variability in prevalence estimates among studies. Nearly half of the included studies had a high risk of bias and this limits the generalisability of prevalence estimates. In addition, the available prevalence data is heterogeneous thereby preventing the ability to pool the data and perform meta-analyses. Sources of heterogeneity include different diagnostic criteria, different age groups, different study focus and differences in reporting and analysis of the results. Heterogeneity thus made comparison across studies impracticable. Conclusion Deriving global estimates of the prevalence of tinnitus involves combining results from studies which are consistent in their definition and measurement of tinnitus, survey methodology and in the reporting and analysis of the results. Ultimately comparison among studies is unachievable without such consistency. The strength of this systematic review is in providing a record of all the available, recent epidemiological data in each global region and in making recommendations for promoting standardisation

Differential activation of the lateral premotor cortex during action observation

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Action observation leads to neural activation of the human premotor cortex. This study examined how the level of motor expertise (expert vs. novice) in ballroom dancing and the visual viewpoint (internal vs. external viewpoint) influence this activation within different parts of this area of the brain.</p> <p>Results</p> <p>Sixteen dance experts and 16 novices observed ballroom dance videos from internal or external viewpoints while lying in a functional magnetic resonance imaging scanner. A conjunction analysis of all observation conditions showed that action observation activated distinct networks of premotor, parietal, and cerebellar structures. Experts revealed increased activation in the ventral premotor cortex compared to novices. An internal viewpoint led to higher activation of the dorsal premotor cortex.</p> <p>Conclusions</p> <p>The present results suggest that the ventral and dorsal premotor cortex adopt differential roles during action observation depending on the level of motor expertise and the viewpoint.</p