Einfluss der Reizdarbietung auf die elektrophysiologischen Korrelate der motorischen Steuerung - Vogel, M. (2004)
Die Fähigkeit des Gehirns, vorhandene Impulse zu unterdrücken bzw. auszuführen, spielt eine essentielle Rolle in der Steuerung menschlichen Verhaltens. Sie scheint bei verschiedenen psychiatrischen Erkrankungen wie z.B. Schizophrenie oder ADS gestört zu sein. Die motorische Steuerung repräsentiert diese Fähigkeit. Sie lässt sich ausgezeichnet anhand sogenannter Go/NoGo-Paradigmen wie dem Continuous Performance Test (CPT) untersuchen, in denen Ausführung (Go) und Hemmung (NoGo) einer motorischen Reaktion gezielt herbeigeführt werden. Ein verlässlicher und quantifizierbarer Messparameter, der die inhibitorischen Hirnprozesse abbildet, könnte zu einem wichtigen diagnostischen Instrument in der psychiatrischen Diagnostik werden. Die Ableitung ereigniskorrelierter Potentiale (EKP) von der Kopfhaut stellt die einzige Methode dar, mit der Hirnprozesse zeitecht und nichtinvasiv abgebildet werden können. Diese Eigenschaft in Kombination mit ihrer einfachen Anwendbarkeit beim Menschen macht sie zu einem idealen Untersuchungsinstrument zur Messung psychophysiologischer Vorgänge. In der Literatur existieren mehrere elektrophysiologische Parameter, denen eine Bedeutung als Korrelat motorisch inhibierender Hirnprozesse zugeschrieben wird. Die wichtigsten sind N200-Welle (Eimer, 1993; Kopp et al., 1996), P300-Welle (Bruin et al., 2001; Roberts et al., 1994; Tekok-Kilic et al., 2001) und NoGo-Anteriorisierung (NGA) (Fallgatter et al., 1997; Fallgatter and Strik, 1999; Fallgatter, 1999). Die einzelnen Befunde zu den Parametern sind jedoch inhomogen, teilweise widersprüchlich und unter den verschiedenen Studien oft nicht vergleichbar. So ist noch nicht abschließend geklärt, ob und welche der Parameter tatsächlich durch inhibitorische Prozesse hervorgerufen werden. Diese Studie wurde zur weiteren Klärung d ieser Frage durchgeführt. Unter standardisierten Bedingungen absolvierten 23 Probanden fünf verschiedene CPTs mit systematischer Variation der Reizpräsentation oder der Instruktion. Es wurden ein visueller Standard-CPT, eine vergleichbare auditive Version, ein visueller CPT mit verkürzten Zeitintervallen, ein CPT mit verkürzten Zeitintervallen und maskierten Stimuli sowie ein Standard-CPT mit der Instruktion zum schnellen Antworten und verstärkter Motivation durchgeführt. Neben den Verhaltensparametern wie Reaktionszeiten und Fehlerzahl wurden die einzelnen EKP-Parameter berechnet. Anschließend wurden Verhaltensparameter, Go- und NoGo-Bedingung innerhalb der einzelnen Versuche sowie zwischen den Paradigmen mit Hilfe statistischer Verfahren (Varianzanalyse, T-Test, Pearson-Korrelationen) analysiert. Gegen einen Zusammenhang der N200 mit der motorischen Steuerung spricht in dieser Studie, dass in den beiden Paradigmen mit verkürzten Reaktionszeiten die Latenzen der Go-N200 nur in einem, die NoGo-Latenzen in keinem CPT vermindert waren. Trotzdem lassen sich die Befunde zur N200 vorsichtig als für eine inhibitorische Funktion sprechend interpretieren. So konnte eine Verstärkung der N200 über frontozentralen Elektroden in der NoGo-Bedingung in allen Experimenten mit Ausnahme des CPT mit verkürzten Zeitintervallen, insbesondere auch im auditiven CPT, nachgewiesen werden (NoGo-Effekt). Bisher war dieser Effekt in der akustischen Modalität nur an inferioren frontotemporalen Elektroden gefunden worden (Kiefer et al., 1998), ein Befund, der ebenfalls bestätigt werden konnte und für eine Hemmung schon auf sensomotorischer Ebene spricht. Im CPT mit verkürzten Intervallen könnte eine Überlappung mit Motorpotentialen in der Go-Bedingung für das Fehlen verantwortlich sein. Der NoGo-Effekt war im CPT mit verstärkter Motivation und Instruktion zum schnellen Antworten an Cz im Vergleich zum Standard-CPT vergrößert. Dieser Befund könnte durch den vermehrten Aufwand bedingt sein, den eine Hemmung in diesem Paradigma benötigt. Der Effekt der Maskierung auf die N200 lässt auch auf eine inhibitorische Bedeutung schließen, da an posterioren Elektroden die Amplituden vermindert und die Latenzen im Einklang mit den Reaktionszeiten verlängert waren. Weiterhin zeigte sich der NoGo-Effekt nicht vermindert. Dies sollte jedoch der Fall sein, wenn, wie von einigen Autoren vermutet wird, lediglich eine vermehrte Aufmerksamkeit in der NoGo-Bedingung für den NoGo-Effekt verantwortlich wäre, da der relative Unterschied zwischen beiden Konditionen durch die Maskierung vermindert wird. Die Ergebnisse zur P300 sprechen ebenfalls eher für einen Zusammenhang dieses Parameters mit der motorischen Hemmung. So war der NoGo-Effekt, also die Verstärkung der NoGo-Amplitude über frontozentralen Elektroden, in allen Paradigmen nachweisbar. Dies war insbesondere auch auditiv der Fall, wo er in einigen Studien fehlte. Er wird durch höheren Zeitdruck verstärkt. Dies steht im Einklang mit der Theorie, dass Zeitdruck die motorische Antwort bahnt und zu einer erschwerten Inhibition führt. Eine Bahnung der motorischen Antwort könnte auch im CPT mit veränderter Motivation/ Instruktion dazu geführt haben, dass ein gesteigerter Aufwand für die Hemmung benötigt wurde. Dies könnte zum an Cz gesteigerten NoGo-Effekt im Vergleich zum Standard-CPT geführt haben. Die Maskierung der Reize führte zu einem abgeschwäch ten NoGo-Effekt, dessen Ursache eher in der verminderten Überlappung mit Motorpotentialen in der Go-Bedingung zu suchen ist, als in einem Ausdruck verminderter Inhibition. Das Hauptargument gegen die P300 als Korrelat inhibitorischer Hirnprozesse ist wie bei der N200 in den fehlenden Latenzverkürzungen zu sehen. So waren nur die NoGo-Latenzen im CPT mit erhöhtem Zeitdruck verkürzt, im CPT mit veränderter Instruktion/ Motivation weder Go- noch NoGo-Latenzen. Bei einer Funktion als Korrelat der motorischen Steuerung wäre aber eine engere zeitliche Bindung an die Reaktionszeiten zu erwarten. Die NGA, also die Anteriorisierung des positiven Feldschwerpunkts in der NoGo- Kondition, konnte in allen visuellen Paradigmen nachgewiesen werden und zeigte sich damit als ein auch auf Einzelfallebene sehr stabiler Parameter. Es konnte gezeigt werden, dass die Berechnung im Segmentmittel zusätzliche Erkenntnisse zu der Berechnung am GFP-Gipfel bringen kann. Die NGA erreichte im Standard-CPT die größte Ausprägung, sie war also entgegen den Erwartungen kleiner in den Paradigmen mit vermeintlich erschwerter Hemmung. Als wahrscheinlichste Ursache ist die einfache Durchführung des Standard-CPT anzunehmen, die zu Topografien führt, die weniger durch Überlappung von Prozessen wie z.B. motorischer Aktivität beeinflusst sind als in den komplexeren CPTs. Weiterhin könnten auch Trainingseffekte zu einer Habituation der NGA geführt haben, da der Standard-CPT stets zuerst von den Probanden absolviert wurde. Im auditiven CPT konnte keine NGA nachgewiesen werden, da der positive Go- Centroid und, weniger ausgeprägt auch der NoGo-Centroid, signifikant weiter anterior liegen als in den anderen CPTs. Dies könnte durch modalitätsspezifische Prozesse bedingt sein, die in der auditiven Modalität weiter anterior liegen als in der visuellen. Gegen einen direkten Zusammenhang mit der motorischen Steuerung sprechen die fehlenden Latenzverkürzungen der GFP-Gipfel der P300 in den CPTs mit verkürzten Reaktionszeiten, ähnlich wie bei N200 und P300. Es konnten keine signifikanten Korrelationen nachgewiesen werden zwischen den elektrophysiologischen Parametern und der Fehlerzahl in den verschiedenen Paradigmen. Spekuliert man, dass bei Probanden mit erhöhter Fehlerzahl eine erniedrigte Inhibition vorliegt, so kann dieser Befund den vermuteten Zusammenhang mit der motorischen Steuerung nicht bestätigen. Die Ergebnisse dieser Studie deuten insgesamt gesehen durchaus auf einen Zusammenhang der drei Parameter mit der motorischen Steuerung hin. Die elektrophysiologischen Unterschiede zwischen der Ausführung (Go) und der Hemmung (NoGo) einer vorberei teten motorischen Antwort sind stabil und zeigen, dass ihnen unterschiedliche Prozesse zugrunde liegen. Der fehlende Zusammenhang mit den Reaktionszeiten deutet aber darauf hin, dass die Parameter wohl keine direkten Repräsentanten der Exekution oder Inhibition darstellen, sondern eher indirekt mit ihnen zusammenhängen. Weiterhin ist ihre Ausprägung stark abhängig von der Art der Reizpräsentation. So scheint sich ein visuelles Paradigma mit relativ langsamer Reizpräsentation am besten zu ihrer Auslösung zu eignen. Es sind noch weitere Untersuchungen erforderlich, um diese Einflüsse genauer zu dokumentieren. Insbesondere bei dem Zusammenhang zwischen Latenzen und Reaktionszeiten besteht noch Klärungsbedarf. So ist es noch ein weiter Weg, bis die Parameter in standardisierten Untersuchungen zur klinischen Diagnostik beitragen können. Am ehesten dazu geeignet erscheint die NGA, da sie sich in visuellen Paradigmen sogar auf Einzelfallebene bei fast allen Probanden nachweisen ließ. Auch die NGA wurde zwar von der Reizpräsentation beeinflusst, erscheint jedoch weniger störanfällig als der No- Go-Effekt der N200 oder P300. Außerdem ist sie leichter und verlässlicher zu quantifizieren. Es werden jedoch noch weitere Untersuchungen bezüglich der NGA gerade in auditiven Paradigmen benötigt, um die Eigenschaften dieses Parameters als Korrelat inhibitorischer Prozesse genauer zu identifizieren.