Variabilität thalamischer und kortikaler Hochfrequenz (600 Hz) somatosensibel evozierter Potentiale durch Modulation des Aktivierungszustandes bei fokussierter Aufmerksamkeit

Külkens, Sonja; Buchner, Helmut

doi:26439

Variabilität thalamischer und kortikaler Hochfrequenz (600 Hz) somatosensibel evozierter Potentiale durch Modulation des Aktivierungszustandes bei fokussierter Aufmerksamkeit

Külkens, Sonja

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Sonja Külkens

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

Umfang59 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Buchner, Helmut (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-04-22

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-11311
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62112/files/62112.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; Evozierte Potentiale (frei) ; 600 Hz Medianus-SEP (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Nach elektrischer Stimulation des Nervus medianus wird die primäre kortikale Antwort der menschlichen somatosensibel evozierten Potentiale (SSEP) über der kontralateralen parietalen Kalotte am deutlichsten mit einer Negativität nach ca. 20 ms (N20). Darüberhinaus zeigen menschliche Medianus-SSEP, die mit einem digitalen Hochpassfilter über 400 Hz bearbeitet werden, auch repetitive niedrigamplitudige, hochfrequente Oszillationen, die der N20-Komponente unterlagert sind. Diese Oszillationen bestehen aus 4-7 Wellen niedriger Amplitude (<500 nV), die mit einer Frequenz von ca. 600 Hz aufeinander folgen. Frühere Studien haben gezeigt, dass die hochfrequenten SSEP-Anteile zwar nicht zeitlich aber funktionell von der primären kortikalen Antwort nach 20 ms (N20) zu trennen sind. Frühere Untersuchungen zeigten, dass die Hochfrequenzaktivität während des Schlafens deutlich abnimmt, wohingegen die N20 Aktivität persistiert oder sogar erhöht wird. In dieser Studie wurde die Beeinflussung dieser hochfrequenten Potentiale durch leichte Änderung des Aktivierungszustandes und bei fokussierter Aufmerksamkeit untersucht. Medianus-SEP´s wurden an 10 Probanden mittels einer 64 Kanal EEG-Ableitung unter zwei verschiedenen Aktivierungszuständen (Augen offen/geschlossen) und drei Aufmerksamkeitsbedingungen aufgenommen. Nach Anwendung der Dipolquellenanalyse wurden die Ergebnisse mittels einer ANOVA ausgewertet. Während die N20 unter den verschiedenen Untersuchungsbedingungen keine Veränderungen zeigte, konnte für die hochfrequenten Potentiale eine signifikante Zunahme der Quellenstärke für den höheren Aktivierungszustand (Augen offen) sowohl für die Thalamus- als auch für die frühe kortikale Quelle gezeigt werden. Die verschiedenen Aufmerksamkeitsbedingungen hatten keinen Einfluss auf 600 Hz Potentiale. Diese Modulation passt in die Hypothese, dass die 600 Hz Potentiale ein vom Aktivierungszustand abhängiges und im Thalamus generiertes Signal darstellt, welches an den primären somatosensiblen Kortex weitergeleitet wird.

Human somatosensory-evoked potentials (SEP) recorded at the scalp after conventional electrical median-nerve stimulation contain a low-amplitude (<500 µV),high-frequency (~600 Hz) burst of repetitive wavelets, which are superimposed onto the primary cortical responseN20. Previous electroencephalographic (EEG) studies have shown: (1) that these wavelets are generated near the hand area of the primary somatosensory cortex and in deep fibers of thalamocortical afferences; and (2) that only the 600-Hz burst, but not the N20 is decreased during sleep. Since the thalamus is involved in regulating both, selective attention and arousal, the present study aimed at characterizing the effects of focused attention and slight arousal changes on the 600-Hz oscillations. A dipole-source analysis of 64-channel SEP recordings after electric right-median-nerve stimulation allowed the comparison of brainstem, thalamic, and two cortical (one tangential, one radial) source activities in ten awake human subjects under two slightly different arousal states (eyes open vs. eyes closed), each tested for three conditions of focused attention. While the N20 was not modified at all, the source strength of the high-frequency wavelet burst was significantly increased for eyes opened versus eyes closed, at the thalamic source site as well as for the tangentially oriented cortical source. In contrast, there were no significant differences between conditions with different attentional targets. This evidence for modulatory effects of increased arousal (eyes open) on both thalamic and cortically generated high-frequency SEP activity fits the hypothesis that the 600-Hz SEP burst at least partially represents an arousal-dependent signal generated at the thalamic level and transmitted to the primary somatosensory cortex.

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