Techn. Universiẗat, Diss., 2001--Braunschweig.

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Die vorliegende Studie beschreibt eine neuartige Methode der Auslösung eines Blinkreflexes (BR), welcher ein unwillkürliches Zusammenkneifen der Augenringmuskulatur darstellt, wie sie nach elektrophysiologischer Reizung des somatosensiblen Anteils des Vaguskernkomplexes am äußeren Gehörgang am Ramus auricularis nervi vagi (RANV) und anderen Stimulationsorten auftritt. Durch den Vergleich dieser neuen Methode mit ähnlichen, bereits etablierten Methoden wurde diese validiert. Etablierte Methoden sind dabei die Stimulation des Nervus (N.) trigeminus (NT) über dem Auge oder des N. medianus (NM) am Handgelenk. Darüber hinaus wurde geklärt, ob diese Methode geeignet ist, bei Patienten mit idiopathischem Parkinsonsyndrom (IPS) Veränderungen im Bereich des Hirnstammes abzubilden, wie sie bereits durch histopathologische Untersuchungen gezeigt werden konnten und diskutiert, in wie weit ausbleibende Veränderungen Rückschlüsse auf anatomische Besonderheiten in den Reflexbahnen der einzelnen Blinkreflexe zulassen und ob derartige Blinkreflexuntersuchungen in Zukunft einen Stellenwert in der Diagnostik von Hirnstammläsionen haben könnten. Das Studienprotokoll inklusive geeigneter Testparameter wurden für den neuen Blinkreflex an einem Kollektiv aus 9 Studenten erprobt, der gesamte Studienablauf unter Hinzunahme der etablierten Blinkreflexe an weiteren 11 Studenten erneut getestet. Nach Abschluss dessen wurden für die Hauptversuchsreihe über die Klinik und Poliklinik für Neurologie 30 Patienten mit IPS rekrutiert, der Schweregrad der motorischen Symptome wurde dabei erhoben (Unified Parkinsons Disease Rating Scale Part III, UPDRS-3). Als Vergleichsgruppe wurden 30 altersentsprechende Kontrollprobanden angeworben, welche nicht an IPS erkrankt waren. Allen Teilnehmern wurde zudem ein Fragebogen bezüglich der subjektiven Schlafqualität (REM-Schlafverhaltens-Fragebogen, RSBDQ) ausgehändigt und ein Demenzscreening wurde durchgeführt (Montreal Cognitive Assessment, MoCA). Neben Area-Under-Curve (AUC) und Latenzwerten nach Stimulation wurde zudem erfasst, wie oft ein Blinkreflex auslösbar war. Stimuliert wurde pro Nerv jeweils fünfmal mit einem zufälligem Inter-Stimulus-Intervall von mindestens 20 Sekunden, nachdem für jede Stimulationsart und -seite eine sensible Reizschwelle manuell bestimmt wurde. Der neuartige RANV-BR konnte in dieser Studie in beiden Vergleichsgruppen wesentlich zuverlässiger als der NM-, aber etwas weniger zuverlässig als der NT-BR ausgelöst werden. Nach statistischen Vergleichen konnte in den Latenz- und AUC-Werten zwischen den IPS Patienten und Kontrollprobanden in keinem der BR-Varianten ein signifikanter Unterschied ermittelt werden. Dies galt auch, durch multiple Regressionsanalyse bestätigt, nach Anpassung an die Ergebnisse des RBDSQ Fragebogens und des MoCA. Darüber hinaus fand sich auch keinen Zusammenhang zwischen Latenzen bzw. AUC und dem Alter, der Krankheitsdauer, UPDRS-3-Score oder dem RBDSQ Ergebnis innerhalb der Gruppe der IPS Patienten. Diese Ergebnisse zeigen, dass der RANV-BR eine zuverlässige Methode zum Auslösen eines BR ist. Er ist nicht geeignet, um Pathologien entsprechend der anatomisch angenommenen Läsionsorte im Hirnstammbereich bei motorisch mäßig schwer betroffenen IPS Patienten nachzuweisen. Auch die etablierten BR-Varianten des NT und NM konnten keine Unterschiede aufdecken. Dies könnte beim RANV-BR an der unterschiedlichen sensiblen Versorgung des äußeren Gehörgangs liegen, welche aufgrund der embryonalen Entwicklung verschiedene Hirnnerven involviert. Eine weitere Begründung liegt daran, dass die Läsionsorte zwar in anatomischer Nähe zu bekannten Reflexbahnen liegen, aber diese nicht involvieren, da von einer Entwicklung des IPS entlang synaptischer Bahnen ausgegangen wird. Somit wären die Blinkreflexbahnen nicht unmittelbar betroffen. In weiterführenden Studien muss geklärt werden, ob schwerer betroffenen Patienten in Phasen ohne Medikation (sog. OFF-Phase) Anomalien der BR zeigen. Ein nicht untersuchter Aspekt stellte die Habituation an wiederkehrende BR dar, welche bei IPS verändert sein könnte. Hinweise auf eine gewisse Lateralität des N. vagus geben Studien, welche unterschiedliche Volumina des sonographisch dargestellten Nervens zeigten, zudem ein reduziertes Volumen bei Patienten mit IPS. Dieser Aspekt könnte in weiterführenden Studien ebenfalls in Zusammenhang mit BR evaluiert werden. Zudem muss erforscht werden, ob BR-Untersuchungen geeignete Tools darstellen, um zwischen IPS und atypischen Parkinsonsyndromen zu unterscheiden.

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Schleiereulen sind gute Nachtjäger und finden ihre Beute vor allem durch den Hörsinn. Die auditorische Lokalisierung in der horizontalen Ebene basiert dabei auf interauralen Zeitdifferenzen. Diese werden im Hirnstamm durch das Netzwerk von nucleus magnocellularis (NM) und nucleus laminaris (NL) in Orte umkodiert. Im NL kann ein extrazelluläres Potential (EP), das Neurophonpotential (NP) gemessen werden. Dieses hat eine erstaunliche zeitliche Präzision von unter 10 Mikrosekunden, und spiegelt den für die Stimulation benutzten Ton bis zu Frequenzen von 9 kHz wider. Wie kann eine solche Präzision erzeugt werden, und was kann man über den Ursprung des Potentials in dieser neuronalen Struktur lernen? Um diese Fragen zu klären, studiere ich in vivo gemessene NPs. Dadurch kann in Zukunft die Verbindung von neuronaler Aktivität und EP besser verstanden werden. Hunderte neuronale Stromquellen, die alle kohärent mit einer hohen Feuerrate aktiv sind, sind nötig, um ein solches NP zu erzeugen. Dabei sind Anzahl und Stromstärke der Neuronen im NL nicht ausreichend, um das NP zu erzeugen. Der Hauptanteil der Quellen besteht aus den Signalen, die den Input des NL formen: die Ströme der Ranvierschen Schnürringe entlang der Axone aus dem NM, sowie die synaptischen Ströme zu den Dendriten von NL Neuronen. Weiterhin können NPs, die als Antwort auf monaurale Stimulierung aufgenommen wurden, linear addiert werden, um die Antwort auf binaurale Stimulation zuverlässig vorherzusagen. Leichte Abweichungen von der Vorhersage könnten damit erklärt werden, dass einzelne, sehr nah an der Elektrode befindliche Neurone nichtlinear zum NP beitragen. Im Gegensatz zu anderen bisher untersuchten neuronalen Strukturen - auch homologer Hirnregionen - spiegelt das NP der Schleiereule Eingangs- statt Ausgangssignale wider. Dieser strukturelle Unterschied könnte erklären, wieso das Schleiereulengehirn höhere Genauigkeit erreicht, als das anderer Tiere. / The barn owl is a good night hunter and mainly localizes the prey with its auditory system. The auditory localization in the horizontal plane, based on interaural time differences, depends on the auditory brainstem circuit consisting of nucleus magnocellularis (NM) and nucleus laminaris (NL). An extracellular field potential (EFP), named neurophonic, can be recorded in the NL. It has a very high temporal precision of below 10 microseconds and replays the stimulating sound up to 9 kHz. In this thesis I study how an EFP with such a precision can be generated. Furthermore, what can we learn about the system and about the origin of the neurophonic in NL from these recordings? The answers will help connecting the neural activity to the EFP also in general. Firstly, hundreds of sources, all firing with a high rate and in a highly phase-locked manner, are needed to generate the neurophonic in NL. The number of the neurons in NL and the magnitude of their output currents are not high enough to alone give rise to the neurophonic. The majority of the neural sources conveys the input from NM to NL, i.e., the currents from the nodes of Ranvier in the afferent axons from NM, and the synaptic currents to the dendrites of the NL neurons. Furthermore, the neurophonics in response to monaural stimulation sum up linearly and predict accurately the neurophonics in response to binaural stimulation. This implies that the non-linear response of the NL neurons usually cannot be detected in the neurophonic, but that there might be a minor contribution from a single NL neuron when in the immediate vicinity of the electrode. All in all, the neurophonic in the barn owl''s NL seems to reflect the inputs to the nucleus, whereas usually the output is well represented in the EFP. Even in the homologue nuclei in chick and mammals the neurophonic is thought to reflect the output instead of the input. Thus, the exceptionality of the barn owl might be needed for the high precision in its NL.

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