Einfluss der Hochfrequenzstimulation des Nucleus subthalamicus auf die pallidale neuronale Aktivität in einem Patienten mit Morbus Parkinson

Hintergrund: Die Hochfrequenzstimulation des Nucleus subthalamicus (STN-HFS) ist eine effektive Therapie in der Behandlung des langjährigen Morbus Parkinson. Der neuronale Wirkmechanismus ist allerdings noch weitgehend unverstanden. Wir beschreiben hier den Einfluss der STN-HFS auf die pallidale neuronale Aktivität in einem Patienten mit Morbus Parkinson, der unter anhaltenden, stimulationsinduzierten Dyskinesien litt und daher eine zusätzliche beidseitige Pallidumstimulation erhielt. Diese Daten wurden während der intraoperativen neurophysiologischen Testung zur bilateralen Elektrodenimplantation in den Globus pallidus internus erhoben.

Methoden: In Intubationsnarkose (Propofol und Remifentanil) wurde extrazelluläre Einzelzellaktivität über die zur klinischen Testung in das Pallidum eingebrachten Mikroelektroden aufgezeichnet. Bei stabilem Entladungs- und gutem Signal-Rausch-Verhalten erfolgte diese Aufzeichnung je 30s vor, während und nach STN-HFS, welche über die ipsilateral implantierte Elektrode zur chronischen Stimulation mit präoperativ klinisch effektiven Parametern appliziert wurde.

Ergebnisse: Es konnte die Aktivität von 13 pallidalen Neuronen aufgezeichnet werden. Die Entladungsrate war während der STN-HFS sowohl verglichen mit der Phase vor (p=0,004; Rangsummen-ANOVA für wiederholte Messungen gefolgt von post hoc Tests nach Tukey) als auch direkt nach STN-HFS (p=0,022; post hoc Tukey) signifikant erhöht. Eine detaillierte Analyse der mittleren Entladungswahrscheinlichkeiten zwischen den Einzelimpulsen per Peristimulus-Histogramm (PSTH) zeigte eine dreiphasige Antwort der pallidalen Neurone, bestehend aus früher Exzitation, folgender Inhibition und zweiter Exzitation. Bei 3 Neuronen blieb die Inhibition bis zum nächsten Stimulationspuls bestehen, 4 Neurone zeigten eine ausschließlich späte Exzitationsphase.

Schlussfolgerung und Diskussion: Unsere Ergebnisse zeigen zum ersten Mal in einem Patienten mit Morbus Parkinson die transsynaptisch erregende Wirkung der STN-HFS auf pallidale Neurone, die eine direkte Aktivierung subthalamo-pallidaler Axone oder pallido-thalamischer Faserverbindungen durch die Stimulation nahelegt.