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Validierung der lateralisierenden Aktivierung von Wada-Test Paradigmen mittels funktioneller transkranieller Dopplersonographie
Im Rahmen der prĂ€chirurgischen Diagnostik von Patienten mit fokalen therapieresistenten Epilepsien ist die Kenntnis der Lokalisation und LateralitĂ€t des eloquenten Kortex von groĂer Bedeutung. Bis heute stellt der invasive Wada Test zur Beurteilung der Sprach- und GedĂ€chtnislokalisation den Goldstandard in der prĂ€chirurgischen Epilepsiediagnostik dar.
Mit der non-invasiven funktionellen transkraniellen Dopplersonographie (fTCD) kann man ereigniskorreliert die relative BlutflussgeschwindigkeitsverĂ€nderungen (CBFV) arterieller GefĂ€Ăe des Gehirns erfassen und im Seitenvergleich untersuchen, ob Hirnfunktionen lateralisiert sind. Die fTCD ist also geeignet, hemisphĂ€rische Dominanz kognitiver Funktionen zu bestimmen.
Die hemisphĂ€rische Lateralisierung fĂŒr 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 FĂ€llen in der prĂ€chirurgischen Diagnostik ersetzen. Es wurde bis jetzt jedoch kaum untersucht, ob fTCD auch zur Lateralisierung non-verbaler GedĂ€chtnisfunktionen eingesetzt werden kann und inwieweit eine hemisphĂ€renspezifische Aktivierung durch die Wada Test-Paradigmen erfolgt.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zu klĂ€ren, ob die Wada Test-Paradigmen zu einer lateralisierten Aktivierung fĂŒhren, welche mit der fTCD-Untersuchung nachweisbar ist. AuĂerdem wurde geprĂŒft, ob man fTCD zur Lateralisierung von verbalem und non-verbalem GedĂ€chtnis 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 anschlieĂend auf hemisphĂ€rische Dominanz getestet. Zur Lateralisierung des non-verbalen GedĂ€chtnisses wurden die Untertests âGesichter encodierenâ und âGesichter Recallâ durchgefĂŒhrt. Mit Hilfe der Untertests âWörter encodierenâ und âWörter Recallâ wurde die Lateralisierung des verbalen GedĂ€chtnisses geprĂŒft. Um diese Ergebnisse zu validieren, wurde die SprachlateralitĂ€t 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 Ă€uĂeres Vergleichskriterium.
Die vorliegende Studie konnte bei der Untersuchung des Wortgenerierungsparadigmas eine signifikante linksseitige HemisphÀrendominanz bestÀtigen. 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 GedĂ€chtnisses zeigte sich keine signifikante HemisphĂ€rendominanz, jedoch eine signifikant geringere Aktivierung der linken HemisphĂ€re im Vergleich zum Wortgenerierungstest, so dass eine eher bihemisphĂ€rische ReprĂ€sentation non-verbaler GedĂ€chtnisinhalte angenommen werden muss. Die ĂberprĂŒfung der Lokalisation des verbalen GedĂ€chtnisses ergab bei 27 der 40 Probanden (67,5 %) eine linkshemisphĂ€rische, bei zweien eine rechtshemisphĂ€rische (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 âWörter encodierenâ und âWörter Recallâ eine linkshemisphĂ€rische Aktivierung induzieren, wohingegen die Paradigmen âGesichter encodierenâ und âGesichter Recallâ am ehesten bihemisphĂ€risch reprĂ€sentiert sind.
Diese Ergebnisse decken sich mit bisherigen in der Literatur beschriebenen Untersuchungen, in denen ein stabiles rechtshemisphÀrisch 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 ErwÀgung gezogen werden. FTCD könnte hierbei als Screening-Methode dienen, ein geeignetes Paradigma zu finden
Kopplung der Cyclooxygenase 2 an sekundÀre Enzyme
Die NSAR gehören zu den weltweit am hÀufigsten eingenommenen
Schmerzmedikamenten. Sie hemmen die Cylooxygenase 1 und 2, Enzyme, die
fĂŒr 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 unerwĂŒnschten
Nebenwirkungen, wie z.B. Magenschleimhautblutungen, fĂŒhren.
Da die Cyclooxygenase 2 im Gegensatz zu der Cyclooxygenase 1 weniger bzw.
andere physiologische Funktionen ĂŒbernimmt und in erhöhtem MaĂe in
entzĂŒndetem Gewebe exprimiert wird, wurden selektive Cyclooxygenase 2 â
Hemmer entwickelt.
Leider zeigten sich in der klinischen Anwendung dieser selektiven Inhibitoren
nach Jahren kardiovaskulÀre Komplikationen.
Eine mögliche Ursache dieser Komplikationen könnte in der PrÀferenz der
Cyclooxygenase 2 zur Prostazyklin-Synthase und somit zur Prostazyklin-Bildung
liegen. Prostazyklin ist ein vaskulÀr-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 geklÀrt.
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 AminosÀuren auf, welche sich im C-terminalen Ende der
Cyclooxygenase 1 nicht finden lÀsst.
Daher wurde im Rahmen dieser Dissertation das C-terminale Ende der
Cyclooxygenase 2 zunÀchst durch sieben Punktmutationen verÀndert. Die
VerÀnderungen bezogen sich sowohl auf die Struktur als auch auf die
HydrophobizitÀt, den SÀuregrad und die PolaritÀt bzw. den Ladungszustand des
Enzyms.
DarĂŒber hinaus wurden zwei Deletionsmutationen durchgefĂŒhrt, bei der der
C-Terminus der Cyclooxygenase 2 zum einen zur HĂ€lfte, zum anderen ganz
entfernt wurde.
Alle neun Mutanten wurden in ein Zellsystem (HEK 293) transformiert, die
ĂberstĂ€nde auf die Prostazyklin- und PGE2-Produktion untersucht und mit Hilfe
des Western-Blot-Verfahren ĂŒberprĂŒft.
Die Untersuchungen ergaben, dass sich die Produktionen des Prostazyklins und
des PGE2 bei den Punktmutationen nur in ihrer gesamten Menge, nicht aber im
VerhÀltnis Prostazyklin zu PGE2 verÀnderten.
Die Deletionsmutanten zeigten jedoch einen RĂŒckgang der Prostazyklin-
Produktion in der Gesamtmenge und im VerhÀltnis zu PGE2. Die Deletion der
HĂ€lfte bzw. des ganzen C-Terminus der Cyclooxygenase hat also zu einer
verĂ€nderten Prostazyklin-Produktion gefĂŒhrt.
Diese Daten weisen daraufhin, dass der C-Terminus fĂŒr die PrĂ€ferenz der
Cyclooxygenase 2 bezĂŒglich 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 vollstÀndige AufklÀrung dieser PrÀferenz ist in Bezug auf eine
Schmerztherapie ohne mögliche Komplikationen fĂŒr die Zukunft von groĂer
klinischer Bedeutung
Validierung der lateralisierenden Aktivierung von Wada-Test Paradigmen mittels funktioneller transkranieller Dopplersonographie
Im Rahmen der prĂ€chirurgischen Diagnostik von Patienten mit fokalen therapieresistenten Epilepsien ist die Kenntnis der Lokalisation und LateralitĂ€t des eloquenten Kortex von groĂer Bedeutung. Bis heute stellt der invasive Wada Test zur Beurteilung der Sprach- und GedĂ€chtnislokalisation den Goldstandard in der prĂ€chirurgischen Epilepsiediagnostik dar.
Mit der non-invasiven funktionellen transkraniellen Dopplersonographie (fTCD) kann man ereigniskorreliert die relative BlutflussgeschwindigkeitsverĂ€nderungen (CBFV) arterieller GefĂ€Ăe des Gehirns erfassen und im Seitenvergleich untersuchen, ob Hirnfunktionen lateralisiert sind. Die fTCD ist also geeignet, hemisphĂ€rische Dominanz kognitiver Funktionen zu bestimmen.
Die hemisphĂ€rische Lateralisierung fĂŒr 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 FĂ€llen in der prĂ€chirurgischen Diagnostik ersetzen. Es wurde bis jetzt jedoch kaum untersucht, ob fTCD auch zur Lateralisierung non-verbaler GedĂ€chtnisfunktionen eingesetzt werden kann und inwieweit eine hemisphĂ€renspezifische Aktivierung durch die Wada Test-Paradigmen erfolgt.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zu klĂ€ren, ob die Wada Test-Paradigmen zu einer lateralisierten Aktivierung fĂŒhren, welche mit der fTCD-Untersuchung nachweisbar ist. AuĂerdem wurde geprĂŒft, ob man fTCD zur Lateralisierung von verbalem und non-verbalem GedĂ€chtnis 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 anschlieĂend auf hemisphĂ€rische Dominanz getestet. Zur Lateralisierung des non-verbalen GedĂ€chtnisses wurden die Untertests âGesichter encodierenâ und âGesichter Recallâ durchgefĂŒhrt. Mit Hilfe der Untertests âWörter encodierenâ und âWörter Recallâ wurde die Lateralisierung des verbalen GedĂ€chtnisses geprĂŒft. Um diese Ergebnisse zu validieren, wurde die SprachlateralitĂ€t 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 Ă€uĂeres Vergleichskriterium.
Die vorliegende Studie konnte bei der Untersuchung des Wortgenerierungsparadigmas eine signifikante linksseitige HemisphÀrendominanz bestÀtigen. 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 GedĂ€chtnisses zeigte sich keine signifikante HemisphĂ€rendominanz, jedoch eine signifikant geringere Aktivierung der linken HemisphĂ€re im Vergleich zum Wortgenerierungstest, so dass eine eher bihemisphĂ€rische ReprĂ€sentation non-verbaler GedĂ€chtnisinhalte angenommen werden muss. Die ĂberprĂŒfung der Lokalisation des verbalen GedĂ€chtnisses ergab bei 27 der 40 Probanden (67,5 %) eine linkshemisphĂ€rische, bei zweien eine rechtshemisphĂ€rische (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 âWörter encodierenâ und âWörter Recallâ eine linkshemisphĂ€rische Aktivierung induzieren, wohingegen die Paradigmen âGesichter encodierenâ und âGesichter Recallâ am ehesten bihemisphĂ€risch reprĂ€sentiert sind.
Diese Ergebnisse decken sich mit bisherigen in der Literatur beschriebenen Untersuchungen, in denen ein stabiles rechtshemisphÀrisch 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 ErwÀgung 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 othersÂŽ actions in order to initiate appropriate responses. Recently, researchers have suggested that the actionÂobservation 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 participantÂŽs 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 othersÂŽ 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 pointâlight 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 âtinnitus lasting for more than five minutes at a timeâ (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
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