Plastische Veränderungen des motorischen Kortex nach BIG-Physiotherapie bei Patienten mit idiopathischem Parkinson-Syndrom: eine TMS-Studie

Abstract

Zusammenfassung In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss der BIG- Physiotherapie auf die neuronale Plastizität bei Patienten mit IPS untersucht. Die BIG-Physiotherapie ist eine Parkinson-spezifische Bewegungstherapie, die durch das Ausführen und Erlernen großamplitudiger Bewegungen dem „underscaling“ im Rahmen der IPS entgegenwirkt und somit die motorischen Symptome des IPS verbessern kann. Um die durch diese Physiotherapie induzierten Veränderungen sowohl der kortikalen Erregbarkeit als auch der sensomotorischen Integration zu bestimmen, wurde die TMS verwendet. Die TMS ist eine in der Forschung etablierte nicht-invasive Methode zur Untersuchung neuroplastischer Veränderungen und ist daher geeignet, motorische Lernprozesse im Rahmen der BIG-Physiotherapie bei Patienten mit IPS zu untersuchen. Wie in vorherigen Studien beschrieben, ließen sich auch in unserer Studie in der Gruppe der IPS-Patienten im Vergleich zur Gruppe der Kontrollprobanden spezifische, durch die Krankheit bedingte Veränderungen der TMS-Parameter darstellen, was die Validität unserer Ergebnisse unterstreicht. Hauptergebnis der Studie sind die durch BIG-Therapie induzierte Normalisierung der kortikospinalen Erregbarkeit und der durch PAS induzierten Plastizität, die mit der Verbesserung der motorischen Symptome korrelieren. Genauer zeigte sich eine positive Korrelation zwischen MEP-Größenabnahme und UDPRS-Reduktion nach BIG-Physiotherapie bei Stimulusintensitäten von 140% und 150% der RMT, d.h. bei Patienten mit klinischen Verbesserungen durch BIG-Physiotherapie zeigte sich auch eine zumindest partielle Normalisierung der Reiz-Antwort-Kurve. Der PAS-Effekt zeigte ebenso eine Korrelation zwischen Verminderung des UPRDS- Scores nach BIG-Physiotherapie und Normalisierung des PAS-Effektes. Daneben zeigte sich eine Verminderung der ICF nach BIG-Physiotherapie die aber nicht mit klinischen Veränderungen korrelierte. Auf die anderen TMS-Parameter der kortikospinalen Erregbarkeit konnte kein Effekt der BIG-Physiotherapie nachgewiesen werden, genauso wenig wie auf die Parameter der sensomotorischen Integration SAI und LAI. Insgesamt kann festgehalten werden, dass die BIG- Physiotherapie zu einer partiellen Normalisierung der bei IPS pathologisch veränderten Reiz-Antwort-Kurve sowie des PAS-Effektes führt. Diese Veränderungen korrelieren dabei mit den durch BIG-Physiotherapie hervorgerufenen klinischen Verbesserungen. Eine Tonusabnahme im Rahmen der klinischen Verbesserung motorischer Symptome könnte die Ergebnisse beeinflussen. Ein weiterer interessanter Mechanismus könnte eine durch BIG- Physiotherapie bedingte Steigerung des Dopamin-Metabolismus sein, welche zu einer erhöhten Dopaminkonzentration im Gehirn des Patienten während der zwei Messungen führte. Dass körperliche Aktivität den Dopamin-Metabolismus beeinflussen kann, konnte bereits in Tierversuchen gezeigt werden. Um diese Hypothese zu validieren, sind weitere Untersuchungen notwendig.

Abstract This study describes the impact of BIG-physiotherapy on the neuroplastictiy of patients suffering from idiopathic Parkinson’s disease (PD). BIG-physiotherapy is a specific movement therapy for PD patients, which counteracts the 'underscaling' of movements in PD through execution and learning of high-amplitude movements and hence can improve motor symptoms. In order to measure the impact of BIG-physiotherapy on cortical excitability as well as on sensorimotor integration, transcranial magnetic stimulation (TMS) was used. TMS is a well-established, non-invasive method to measure neuroplastic changes and hence is an appropriate tool to examine motor learning processes in PD patients undergoing BIG-physiotherapy. In line with previous studies in PD patients we showed alterations of TMS parameters in our patients, which emphasize the validity of our results. The principal finding of this study, however, is the BIG-therapy induced normalization of the cortico-spinale excitability as well as the PAS-induced plasticity in PD patients, which correlates with clinical improvements of motor symptoms. There was a positive correlation between MEP-increase and UPDRS-reduction after completion of BIG-physiotherapy at a stimulus intensity of 140% and 150% RMT, that is to say, a partial normalization of the stimulus-response-curve in patients with a positive clinical impact of BIG-physiotherapy. Additionally, the PAS-effect also showed a correlation between reduction in UPDRS and normalization of the altered PAS-effect after BIG-physiotherapy. Furthermore, there was a reduction in ICF after BIG-physiotherapy, which however did not correlate with clinical outcomes. The other parameters of cortico-spinale excitability showed no change after BIG, nor did the parameters of sensorimotor integration, SAI and LAI. Overall, this study showed for the first time that BIG-physiotherapy can lead to a partial normalization of the PD-related alterations in stimulus-response curve as well as PAS-effect. These changes correlate with the clinical improvements after BIG-physiotherapy. It has to be considered that therapy-induced modulation of muscle tone could influence our results. However, a potential underlying mechanism of our observation could be a BIG-induced change in dopamine metabolism resulting in a increased dopamine concentration in the brain of the PD-patients during the second measurement. The impact of physical activity on dopamine metabolism could already been shown in animal experiments. In order to test this hypothesis, further research is needed.