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Motorische und Gleichgewichtsstörungen der unteren Extremitäten gehören zu den häufigsten Funktionsstörungen nach einem Schlaganfall. Diese Beeinträchtigungen bleiben große Herausforderungen für die klinische Rehabilitation. Trotz Fortschritte in konventionellen Rehabilitationsstrategien ist die Wiederherstellung von Haltungskontrolle und Gang oft unvollständig. Nicht-invasive Gehirnstimulation (NIBS) wurde daher als vielversprechender Ansatz zur Schlaganfallheilung untersucht. Klinische Studien, darunter randomisierte kontrollierte Studien, legen nahe, dass Techniken wie die wiederholte transkranielle Magnetstimulation (rTMS) die Fugl-Meyer-Werte der unteren Gliedmaßen und die Balance-Skalen bei Patienten mit chronischem Schlaganfall verbessern können, indem sie neuronale Netzwerke, die an der motorischenKontrolle beteiligt sind, modulieren.
Das Kleinhirn ist zentral für die Kontrolle und das Gleichgewicht der Haltung, wobei der Fastigialkern (FN) als kritischer tiefer Outputkern dient. Der FN erhält sensorische Eingaben vom vestibulären System und dem Rückenmark und reguliert die Aktivität der Rumpf- und proximalen Gliedmaßenmuskulatur über vestibulospinale und retikulospinale Bahnen4. Durch diese Verbindungen trägt das FN zur Körperstabilität sowohl in statischen als auch in dynamischen Zuständen wie beim Gehen bei. Präklinische Ergebnisse in Tiermodellen haben gezeigt, dass direkte FN-Stimulation die neurologische Genesung fördern, ischämische Hirnverletzungen reduzieren und die Neuroplastizität unterstützen kann 5,6,7,8. Diese Erkenntnisse stützen den FN als biologisch relevantes Ziel, stellen jedoch keine Wirksamkeit beim Menschen fest. Dieser Ansatz ist jedoch invasiv und würde eine Operation beim Menschen erfordern, mit potenziellen Risiken wie Blutungen, Infektionen und hardwarebedingten Komplikationen.
Traditionelle NIBS-Methoden wie transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) und rTMS modulieren hauptsächlich oberflächliche kortikale Regionen und bieten eine begrenzte räumliche Selektivität für tiefe kleinhirnige Targen7. Die temporale Interferenz (TI)-Stimulation wurde als nicht-invasive Alternative zur Modulation dieser tieferen Strukturen vorgeschlagen9. Eingeführt von der Grossman-Gruppe, verwendet dieser Ansatz mehrere Kilohertzströme durch die Kopfhaut, um ein amplitudenmoduliertes elektrisches Feld im Gehirnzu erzeugen 9,10. Entscheidend ist, dass diese Modulation nicht auf tiefe Bereiche beschränkt ist, sondern im gesamten Kopf verteilt ist, wobei ihre Stärke je nach Elektrodenkonfiguration und individueller Anatomievariiert. Computergestützte Studien und erste menschliche Studien legen nahe, dass die Spitzenmodulation effektiver zu tieferen Strukturen verlagert werden kann als konventionelle transkranielle Stimulation10,12. Während frühe Mausmodelle eine direkte neuronale Aktivierung im Hippocampus9 andeuteten. Nachfolgende Studien haben das Potenzial der TI-Stimulation zur Modulation der menschlichen motorischen Funktionweiter bestätigt 13,14,15. Das Grundprinzip dieser Technik ist in Abbildung 1 dargestellt. Die genauen zugrundeliegenden Mechanismen, das erreichbare Grad der Selektivität und die endgültige klinische Wirksamkeit der temporalen Interferenzstimulation bleiben jedoch Gegenstand aktiver Untersuchungen. Humanstudien haben diese Ergebnisse zunehmend auf klinische Einrichtungen ausgeweitet. Insbesondere hat die TI-Stimulation das Potenzial gezeigt, das Gedächtnis zu verbessern, indem sie den Hippocampus bei gesunden älteren Erwachsenen und Patienten mit kognitiven Störungen10 anspricht. Bei der motorischen Dysfunktion wurde auch berichtet, dass sie das Striatum moduliert und das motorische Lernen sowie die Koordination verbessert16. Obwohl diese Ergebnisse ermutigend sind, bleiben die zugrunde liegenden Mechanismen, das Ausmaß der Selektivität und die langfristige klinische Wirksamkeit der TI-Stimulation unklar.
Obwohl die TI-Stimulation einen modellierungsbasierten Ansatz für tiefe Ziele bietet, bleiben mehrere zentrale Herausforderungen für die menschliche Anwendung bestehen. In diesem Protokoll wird die individuelle anatomische Variabilität durch hochauflösende strukturelle MRT zur Erstellung subjektspezifischer Kopfmodelle behandelt. Die Platzierung der Elektroden wird durch computergestützte Feldmodellierung optimiert, um die Zielerfassung des tiefen Kleinhirnkerns zu verbessern und gleichzeitig oberflächliche Exposition zu begrenzen. Die Sicherheit wird durch standardisierte, bildgebende Stimulation, vordefinierte Stimulationsparameter und routinemäßige Überwachung während der Stimulation gewährleistet. Dieser Ansatz bietet somit einen reproduzierbaren und individualisierten Rahmen für die tiefe Kleinhirn-Neuromodulation. Sie soll eine Grundlage für zukünftige mechanistische Forschung und gezielte Rehabilitation von motorischen und gleichgewichtsbedingten Dysfunktionen nach einem Schlaganfall bilden.