Kortikale Konnektivität von Handbewegungen: fMRT Untersuchungen bei Gesunden

Beeinträchtigungen der sensomotorischen Handfunktion sind ein häufiges Symptom nach unilateralen Infarkten im Versorgungsgebiet der A. cerebri media und haben großen Anteil am Grad der Behinderung der Betroffenen. Um neue, auf pathophysiologischen Erkenntnissen beruhende Therapiekonzepte zu entwickeln, ist ein besseres Verständnis der funktionellen Neuroanatomie willkürlicher Greifbewegungen bei Gesunden unabdingbar. Die Lokalisation und insbesondere die funktionelle Interaktion der an Greifbewegungen beteiligten kortikalen Regionen wurden mittels der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) untersucht.

Die Aufgabe der Probanden bestand darin, auf eine rhythmische visuelle Stimulation einen ein- oder beidseitigen Faustschluss auszuführen. Es zeigte sich, dass bei der Ausführung dieser Ausgabe überwiegend der jeweils kontralaterale primäre Motorkortex (M1), der kontralaterale ventrale prämotorische Kortex (vPMC), sowie der supplementär motorische Kortex (SMA) aktiviert wurden. Die Konnektivität innerhalb dieses Netzwerkes (bilateral M1, bilateral vPMC und SMA) wurde mittels Dynamic Causal Modelling (DCM) untersucht. Innerhalb des verwendeten Modells wurde eine volle, reziproke Konnektivität zwischen allen beteiligten Arealen angenommen, welche kontextabhängig durch die Durchführung der jeweiligen Aufgabe moduliert wird. Bei der Ausführung einer unilateralen Greifbewegung konnte ein aktivierender Einfluss der SMA auf die Areale M1 und vPMC kontralateral der aktiven Hand beobachtet werden, während die ipsilateralen Areale M1 und vPMC in ihrer Aktivität gehemmt wurden (top-down Modulation). Weiterhin zeigte sich sowohl in M1 als auch im vPMC eine reziproke transcallosal vermittelte Inhibition bereits in Ruhe. Diese wurde bei unilateralen Handbewegungen signifikant asymmetrisch verstärkt, so dass der Kortex der ipsilateralen Hand vermehrt von der aktiven, kontralateralen Hirnrinde inhibiert wurde. Bei der Durchführung bilateraler Handbewegungen wurde dagegen eine Verminderung der tonischen reziproken Ruhehemmung d.h. eine verstärkte Interaktion beider Hemisphären, beobachtet.

Diese Ergebnisse demonstrieren, dass die Durchführung einfacher Greifbewegungen auf einer komplex differenzierten Modulation dynamischer kortikaler Interaktionen beruht, in der sowohl modulierende top-down Einflüsse als auch transcallosal vermittelte interhemisphärische Hemmung eine wichtige Rolle spielen.