Tübingen, Univ., Diss., 2006.

Zugl.: Lübeck, Universiẗat, Habil.-Schr., 2003.

Thesis (doctoral)--Lund, 1982.

Sowohl neurologische Erkrankungen als auch der natürliche Alterungsprozess gehen regelhaft mit einem Untergang von Neuronen einher und bedingen neurologische Funktionsverluste. Diese mit Hilfe nicht-invasiver Techniken, beispielsweise tDCS, zu reduzieren, stellt ein wichtiges Ziel der neurowissenschaftlichen Forschung dar. Neben Arbeiten, die tDCS-Effekte auf das motorische Lernen bei Stimulation des motorischen Kortex nachweisen konnten, gibt es auch Hinweise für solche Effekte bei Stimulation des Kleinhirns. Allerdings besteht derzeit noch eine hohe Variabilität und damit einhergehend eine schlechte Vergleichbarkeit der Studien bezüglich ihrer Stimulationsbedingungen. Das Ansprechen unterschiedlicher Altersgruppen bleibt unklar. In der vorliegenden Arbeit wurden die Effekte zerebellärer a-tDCS auf das motorische Lernen bei gesunden älteren Probanden untersucht. Im Cross-over-Design wurde zu unterschiedlichen Zeitpunkten (vor bzw. nach der motorischen Aufgabe) stimuliert und im 24-Stunden-Verlauf die Langzeitwirkung evaluiert. Gruppe A erhielt vor einer motorischen Übungsaufgabe eine zerebelläre Stimulation, entweder als a-tDCS oder Scheinstimulation, Gruppe B nach der Übungsaufgabe. Zur Überprüfung der Effekte auf das Sequenzlernen diente der Finger-Tapping-Task. Der Lernerfolg wurde anhand der Genauigkeit, der Sequenzdauer und des Skill-Index gemessen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine zerebelläre a-tDCS vor einer Übungsaufgabe zu einer Verbesserung der Konsolidierung der Fähigkeit, eine Zahlenfolge möglichst schnell und gleichzeitig genau einzutippen, führt, während die Stimulation nach einer Übungsaufgabe das motorische Lernen nicht zu beeinflussen scheint. Insgesamt stützen die Ergebnisse zum Teil die bisherigen Hinweise, dass eine zerebellär applizierte a-tDCS das motorische Lernen verbessern kann. Aufgrund einiger Limitationen, besonders der geringen Gruppengröße, verbleibt dieses Ergebnis jedoch vorläufig und bedarf einer Bestätigung in größeren Probandengruppen. Es bleibt von hohem Interesse, die optimalen Bedingungen für die Anwendung von tDCS am Kleinhirn zu definieren, um motorische Lernprozesse positiv zu beeinflussen. Dies ist die Voraussetzung dafür, zerebelläre tDCS mittelfristig auch zu therapeutischen Zwecken anwenden zu können. / Neurological diseases as well as the natural aging process are regularly accompanied by a loss of neurons resulting into a loss of neurological function. Reducing these impactswith the help of non-invasive techniques, such as transcranial direct current stiumulation (tDCS), is an important goal of neuroscientific research. In addition to studies successfully providing evidence that tDCS is impacting motor learning when stimulating the motor cortex, indication of similar effects exist when stimulating the cerebellum. Unfortunately studies today only provide poor comparability given the underlying inconsistency in stimulation conditions and consequentially yielded results. The response of different age groups remains unclear. The following study explores the effects of cerebellar anodal transranial direct current simulation (a-tDSC) on healthy elderly subjects. Using a crossover design, patience were stimulated at different times (before or after the motor task) and long-term effects were evaluated over a 24-hour period. Group A received cerebellar stimulation prior to a motor exercise in form of an actual a-tDCS or sham stimulation, Group B received treatment after the exercise. The finger tapping task was used to verify the effects on sequence learning. Learning success was measured by accuracy, sequence duration, and skill index. The results indicate that cerebellar a-tDCS prior to the exercise task leads to enhanced consolidation of the ability to type a sequence of numbers quickly and accurately at the same time, whereas stimulation after the exercise task does not seem to affect motor learning. Overall, the results partially support previous evidence that cerebellar applied a-tDCS can improve motor learning. Due to some limitations, in particular the small sample size, results are preliminary and require confirmation across a larger population. Defining the optimal conditions for the application of tDCS to the cerebellum to positively influence motor learning processes remains of high interest. It is the prerequisite to enable application of cerebellar tDCS for therapeutic purposes in the medium term.

Zelluläre und quantitative Verteilung von Glutamattransportern im Kleinhirn der Maus während der postnatalen Ontogenese / Cellular and quantitative distribution of glutamate transporters in the murine cerebellum during postnatal ontogenesis

Hintergrund: Obwohl als Standardverfahren bei der intraoperativen Überwachung bei der Akustikusneurinom (AN)-Chirurgie etabliert, handelt es sich bei der Ableitung akustisch evozierter Potentiale (AEP) um eine „Far-Field“-Technik mit einigen Einschränkungen. Diese Arbeit soll die Elektrocochleographie (ECoG) als Zusatzverfahren für den Hörerhalt überprüfen. Material und Methoden: 84 Patienten mit einseitigem intra-/extrameatalem AN (extrameataler Durchmesser 5-55mm) mit noch vorhandener Hörfunktion wurden unter Verwendung eines kombinierten neuro-/otochirurgischen suboccipitalen Zugangs operiert. Nach Einbringung einer Nadelelektrode auf das Promontorium unter otoskopischer Kontrolle wurden ECoG und AEP simultan abgeleitet. Ergebnisse: Bei 43 von 84 Patienten wurde ein Hörerhalt erzielt, wobei davon 40 sowohl AEP als auch ECoG aufwiesen. Alle 24 Patienten mit Verlust beider Modalitäten wurden taub. Hörerhalt wurde bei 4 von 12 Patienten mit erhaltenem ECoG, aber Verlust des AEP (Wellen III-V) nachgewiesen, im umgekehrten Fall kam es zu postoperativer Taubheit in zwei Fällen. Trotz signifikanter Korrelation der AEP- und ECoG-Amplituden mit prä- und postoperativem Hören, erwiesen sich die Latenzen von Summations- und Aktionspotential als verläßlichere Indikatoren für Hörerhalt als beim AEP. Der Vorhersagewert erloschener AEP-Amplituden übertraf den der ECoG-Parameter. Nur bei Tumoren über 2cm war die Größe signifikant für den Hörerhalt. Außer postoperativer Otoliquorrhoe (3 Patienten) und einer lokalen Blutung im äußeren Gehörgang (1 Patient) wurden keine Nebenwirkungen beobachtet. Schlußfolgerung: Die ECoG-Ableitung erweist sich in Kombination mit AEPs als nützliches Zusatzverfahren zum Hörerhalt in der AN-Chirurgie. Besonders hilfreich ist es bei Verwendung der Bipolar-Pinzette sowie beim Bohren, da keine Mittelung notwendig ist. Spezielle Anwendungsmöglichkeiten sind kleine Tumoren mit funktioneller Hörfunktion und/oder einem großen intrameatalen Anteil sowie Fälle mit verlorenem oder gefährdetem kontralateralen Hören (z. B. bilaterale AN), wenn sogar der Erhalt von nicht-funktionellem Hören wünschenswert ist. / Background: Although being established as a standard procedure of intraoperative monitoring in acoustic-neurinoma-surgery, the lead of auditory brainstem responses (ABR) is a "far-field"-technique with some limitations. This study is intended to verify electrocochleography (ECoG) as additional method for hearing preservation. Material and methods: 84 patients with unilateral intra-/extrameatal acoustic neurinoma (extrameatal diameter 5-55mm) with still-existing auditory function have undergone surgery using a combined neuro-/otosurgical suboccipital approach. After insertion of a needle-electrode onto the promontorium under otoscopic control ECoG and ABR were monitored simultaneously. Results: Serviceable hearing was preserved in 43 out of 84 patients, of whom 40 showed both ABR and ECoG. All 24 patients with loss of both modalities became deaf. Hearing preservation was observed in 4 out of 12 patients with preserved ECoG but loss of ABR (waves III-V), the reverse was observed in two cases with postoperative deafness. While both ABR and ECoG amplitudes were significantly correlated with pre- and postoperative hearing, latencies of summating and action potential proved to be more reliable indicators for preserved hearing than ABR latencies. The predictive value of baseline ABR amplitudes was superior to ECoG parameters. Only in tumors greater than 2cm the size was found to be a significant predictor for the preservation of hearing. Apart from postoperative otoliquorrhea (3 patients) and local bleeding within the external acoustic meatus (1 patient), no side effects were observed. Conclusions: In combination with ABR monitoring, ECoG proves to be a useful additional method for hearing preservation in acoustic-neurinoma-surgery. It is particularly helpful during electrocautery and drilling, since no averaging is necessary. Special applications are small tumors with good serviceable hearing and/or a large intrameatal portion as well as cases with lost or endangered contralateral hearing (e. g. bilateral acoustic neurinomas), when the preservation even of non-functional hearing is desirable.

Tübingen, Univ., Diss., 2007.

Universiẗat, Diss., 2002--München.

Die Funktion unseres Zentralnervensystems beruht auf der zeitlich präzisen Übertragung elektrischer Signale zwischen Neuronen. Diese synaptische Übertragung findet in weniger als einer tausendstel Sekunde statt. Eine schnelle und hochfrequente Signalübertragung erweitert die Kodierungskapazität und beschleunigt die Verarbeitung von Informationen. Obwohl viele der an synaptischer Übertragung beteiligten Prozesse und Proteine bekannt sind, ist das Verständnis der Mechanismen, die für eine schnelle und hochfrequente Signalübertragung verantwortlich sind, bisher unvollständig. Um die Mechanismen hochfrequenter synaptischer Übertragung zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit prä- und postsynaptische Patch-Clamp Ableitungen an der zerebellären Moosfaser-Körnerzell-Synapse in akuten Hirnschnitten der Maus eingesetzt. Es zeigte sich, dass diese Synapse präsynaptische Aktionspotenziale mit einer Frequenz über einem Kilohertz feuern kann und dass Informationen in diesem Frequenzbereich an die postsynaptische Zelle übertragen werden können. Hierbei vermitteln besonders schnelle Natrium- und Kalium-Kanäle eine extrem kurze Dauer der Aktionspotenziale, die dennoch metabolisch relativ effizient sind. Schnelle Kalzium-Kanäle und eine schwache präsynaptische Kalzium-Pufferung ermöglichen eine synchrone Vesikelfreisetzung mit hohen Frequenzen. Zusätzlich greift die Präsynapse auf einen großen Vorrat an freisetzbaren Vesikeln zurück, dessen Auffüllung besonders schnell stattfindet. Aufgrund der hochfrequenten synaptischen Übertragung ist die Moosfaser- Körnerzell-Synapse ideal, um zu untersuchen, wie schnell die auf eine Vesikelfreisetzung folgende Endozytose vonstatten geht. Mit optimierten, hochauflösenden Kapazitätsmessungen konnte an der Moosfaser-Körnerzell- Synapse eine sehr schnelle Endozytose nach einzelnen Aktionspotenzialen gezeigt werden. Die hohe Geschwindigkeit der Endozytose unterstützt somit eine hochfrequente synaptische Übertragung. Diese schnelle Endozytose wird durch die Moleküle Dynamin und Actin vermittelt und ist unabhängig von einer Wirkung von Clathrin. Stärkere Stimuli wie längere Depolarisationen evozieren eine langsamere Form der Endozytose, die zusätzlich Clathrin-abhängig ist. Durch die mechanistische Beschreibung hochfrequenter Signalübertragung an einer zentralen Synapse erweitern die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit unser Verständnis von synaptischer Übertragung und Informationsverarbeitung im Zentralnervensystem.

Würzburg, Universiẗat, Diss., 2007.