Nur der kleine Bruchteil (10%) der Pyramidenbahnfasern des Menschen mit Leitgeschwindigkeiten größer als 30 m/s vermittelt die überschwellige, als Muskelantwort registrierbare Wirkung eines transkraniellen magnetelektrischen Reizes auf spinale Motoneurone. Die unterschwellige Wirkung der durch den transkraniellen Reiz gleichzeitig aktivierten langsamer leitenden Neurone (90%) erzeugt keine Muskelantwort, jedoch eine Bahnung von H-Reflexen. Wenn man das Intervall zwischen konditionierendem Magnetpuls und elektrischem H-Reflexreiz zwischen Δt = -5 und Δt = 35 ms variiert, so erhält man in der distalen Muskulatur bis zu 35 ms dauernde triphasische Bahnungskurven mit einem frühen und späten Maximum. Mit den aus Autopsien gewonnenen Schätzwerten der Abstände zwischen kortikalem Reizort und spinalem Wirkort und dem jeweiligen Intervall zwischen konditionierendem und Testreiz lassen sich die Geschwindigkeiten der bahnenden Komponenten des Kortikospinaltraktes berechnen. Die Maxima werden durch Komponenten gebildet, die mit 30 m/s, bzw. 15 m/s leiten, die langsamsten Komponenten mit bahnender Wirkung leiten mit 6 m/s. Im Einklang mit unserer Hypothese, dass die Abszissenwerte der Bahnungskurve den Ankunftszeiten von bahnenden kortikospinalen Erregungen unterschiedlicher Leitgeschwindigkeit entsprechen, nimmt der zeitliche Abstand zwischen den Bahnungsgipfeln, die jeweils durch Komponenten gleicher Leitgeschwindigkeiten gebildet werden, und die Dauer der Bahnung an der unteren Extremität im Vergleich zur oberen Extremität zu. Die triphasische Bahnungskurve mit einem frühen und späten Gipfel und die Gipfel trennenden intermodalen Minimum erhält man nur aus der distalen Muskulatur. Bei proximalen Antischwerkraftsmuskeln bricht die Bahnung nach dem ersten frühen Gipfel ab, um in eine Phase normaler oder gehemmter H-Reflex Erregbarkeit überzugehen. Als Erklärung können eine durch den Magnetreiz gleichzeitig aktivierte, überwiegend spinale, Hemmkomponente oder vorwiegend disynaptische kortikomotoneuronale Verbindungen langsam leitender Pyramidenbahnfasern, die für eine direkte bahnende Interaktion mit der Ia-Afferenz am Motoneuron nicht zur Verfügung stehen, dienen. Die summierende Interaktion des peripheren und zentralen Inputs am Motoneuron lässt sich durch Modelle analytisch simulieren. Aus diesen Modellen gewinnt man auch Näherungen der empirischen Beziehungen zwischen Verstärkungswirkungen und Reizstärken. Triphasische Bahnungskurven mit zwei Maxima und intermodalem Minimum erhält man, wenn man das Produkt aus Faserzahl und Faserquerschnitt, d.h. den Anteil einer bestimmten Leitgeschwindigkeitskomponente am Gesamtquerschnitt der Pyramidenbahn, über der Leitgeschwindigkeit verteilt. Die so erhaltenen Verteilungen gleichen den empirischen Verteilungen der Bahnungsstärken. Faserzahl und auch Faserdurchmesser einer Komponente des Pyramidenbahnspektrums bestimmen also ihre Bahnungsstärke.
The small fraction (10%) of the pyramidal tract fibres with conduction velocities of more than 30 m/s provides the above threshold effect of the transcranial magnetic stimulation on spinal motoneurones which is measurable as a muscular response. The 90% of slow conduction pyramidal tract fibres don’t provide a muscular response after transcranial magnetic stimulation, although they facilitate H-Reflexes. Varying the interval of conditioning magnet impulse and electric H-Reflex stimulus between Δt = -5 and Δt = 35 ms results in a triphasic facilitated curve of 35ms duration with an early and a late maximum in distal muscles. On the basis of autopsies we estimated the values of the distances between the area of cortical stimulation and spinal motoneurons in the anterior horn. Together with the intervals between conditioning magnet stimulus and electric test stimulus we calculated the conduction velocities of the respective facilitating components of the pyramidal tract. The two maxima were formed of pyramidal components conducting with 30m/s, rsp. 15m/s; the slowest facilitating components conducted with 6m/s. Consistent with our hypothesis, that the x-coordinates of our facilitated curves represent arrival times of excitating corticospinal fibres of different conduction velocities, the time-lag between the two maxima representing the same conduction velocities in upper and lower extremity grows. Additionally the overall period of facilitation is longer in the lower than in the upper extremity. The triphasic curve with an early and late peak and the separative dip is only available in the distal muscles. Concerning proximal anti gravity muscles the facilitation ends after the first peak. For longer Δts the H-reflexes were unaffected or suppressed. Explanations for this could be inhibiting spinal elements activated via the magnetic impulse or disynaptic corticomotoneuronal connections in proximal muscles which are not able to facilitate the Ia-afferents at the spinal motoneurons. In analytic models the accumulative interaction of the central and peripheral input on the spinal motoneuron can be simulated. We find approximations of the empiric relations between amplifying effects and stimulus intensities based on these models. The product of number of fibres and cross sectional area gives us the fraction of a fibre group with a distinct conduction velocity in the overall cross section area of the pyramidal tract. If we administer this product evenly across the conduction velocities, the result is a triphasic curve with two maxima and a separative minimum which resemble our empiric results. That means that the number of fibres and the diameter of a component of the pyramidal tract determine their strength of facilitation.