Krankheitsbedingte Läsionen der menschlichen Brückenkerne verursachen charakteristische Störungen von Augen- und Armbewegungen

Abstract

Die Dissertation beginnt mit einer Einführung in die Gehirnforschung und in aktuelle Konzepte zur Okulo- und Skelettmotorik. Die Bedeutung des cerebro-ponto-cerebellären Pfades und insbesondere der Brückenkerne ("pontine nuclei", PN) für die Bewegungskontrolle und -koordination wird erläutert. Während Defizite von glatten Augenfolgebewegungen ("smooth pursuit", SP) als Konsequenz von Brückenkernläsionen mittlerweile gut dokumentiert sind, ist es bislang unklar, inwieweit Sakkaden bzw. die Skelettmotorik gleichermaßen davon betroffen sind. Sakkaden, SP sowie Zeigebewegungen wurden in sechs Patienten mit Läsionen in der Region der PN untersucht. Alle analysierten Bewegungsarten wurden durch die Läsionen beeinträchtigt. Fünf Patienten zeigten dysmetrische (vier hypometrische, 1 hypermetrische) Sakkaden, zwei von ihnen mit contraversiver Lateralisierung. Der SP Verstärkungsfaktor war bei vier Patienten reduziert, bei einem ausschließlich in contraversiver Richtung. Eine genauere Betrachtung des Geschwindigkeitsprofils der Sakkaden offenbarte einen Effekt der Läsionen auf dessen Schiefe. Die Relationen zwischen Dauer und Schiefe sowie zwischen Maximalgeschwindigkeit und Schiefe, die bei den gesunden Kontrollpersonen bestanden, waren bei den PN-Patienten zusammengebrochen. Dies deutet darauf hin, dass ein Kalibrierungsmechanismus des cortico-ponto-cerebellären Pfades bei den Patienten außer Funktion gesetzt wurde. Vier Patienten wiesen außerdem beidseitig Zeigebewegungen mit gekrümmteren Trajektorien als die Kontrollpersonen auf. Die gewonnenen Daten stützen die Hypothese, dass bei unterschiedlichen Bewegungsarten im Kleinhirncortex durch Adaptation der Parallelfaser-Purkinjezell-Synapsen eine zeitliche Feinabstimmung der Muskelaktivierungen erfolgt.

This thesis starts with an introduction in brain research and in current concepts for oculomotor and limb movement control. The importance of the cerebro-ponto-cerebellar pathway and especially the pontine nuclei for movement coordination and control is described. Although an ipsiversive smooth pursuit (SP) deficit as a consequence of pontine nuclei (PN) lesions is well documented in literature, it is yet unclear, if saccadic eye movements or limb movements are effected likewise. Saccadic as well as SP eye and pointing movements were measured in six patients with lesions in the PN region. All types of measured movements were impaired by the lesions. Five patients exhibited dysmetric (4 hypometric, 1 hypermetric) saccades. Two of them showed a contraversive lateralisation. The SP gain of four patients was reduced, for one of them only in the contraversive direction. A closer look on the shape of the saccadic velocity-profile revealed an effect of the lesions on its skewness. The relationships between duration and skewness as well as between maximum velocity and skewness that were obvious at normal control subjects broke down for the patients. I believe that this breakdown indicates malfunction of a calibration mechanism that is performed by the cortico-ponto-cerebellar pathway. Four patients additionally showed pointing movements with bilaterally curved trajectories. My data supports the hypothesis that the cerebellar cortex controls different types of movements by generally adjusting the timing of muscle innervation via adaptation of the parallelfiber-purkinjecell synapses.