Lokomotion, evoziert durch die elektrische Stimulation der mesencephalen lokomotorischen Hirnstammregion sowie durch epidurale und intraspinale Rückenmarkstimulation

Abstract

Solche rhythmischen Bewegungen wie Laufen, Gehen und Schwimmen werden von neuronalen Netzwerken im Rückenmark generiert. Diese Netzwerke sind als zentrale Mustergeneratoren (ZMG) (engl. central pattern generators; CPG) bekannt. Zentrale Mustergeneratoren sind fähig, die lokomotorischen Bewegungen sogar ohne supraspinale Kontrolle als auch ohne sensorischen Input zu produzieren. Das Vorhandensein des ZMGs bei Wirbeltieren ist längst bewiesen und die Information über die Generierung des lokomotorischen Muster ist umfangreich. Aufgrund der Komplexität des menschlichen lokomotorischen Zyklus so wie aus ethischen Gründen ist der Beweis über die Existenz des ZMG bei Menschen implizit. Die Erforschung der Funktionsweise der zentralen Mustergeneratoren hat eine große klinische Bedeutung, vor allem bei der Behandlung der Patienten mit einer Rückenmarkverletzung. Es wurde festgestellt, dass eine elektrische Stimulation bestimmter Areale des Hirnstammes (sog. lokomotorischen Regionen) sowie die epidurale oder intraspinale Stimulation des Rückenmarkes ein lokomotorisches Muster evozieren kann und nach entsprechender Optimierung der Stimulationsparameter sogar eine schrittähnliche Bewegung auslösen kann.<br /> Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist die Beschreibung der Funktionsweise des zentralen Mustergenerators, so wie der Vergleich der lokomotorischen Bewegungen, evoziert durch verschiedene Arten der elektrischen Stimulation bei unterschiedlichen Spezies - Ratten, Katzen und Menschen

Such rhythmical movement as stepping, running and swimming are generated by spinal neural networks. Those networks are referred to as central pattern generators (CPG). CPGs are capable of producing locomotor movement even isolated from supraspinal and sensory inputs.<br />The existence of CPG in vertebrates has been for a long time established and Information about generation of rhythmical Pattern is extensive.<br /> Because of complexity of the human locomotor circuits and ethic reasons is the evidence of existence of CPG in humans implicit. Investigation of functionality of human CPGs has a great clinical importance especially in the treatment of spinal cord injured patients. Electrical stimulation of certain areas of brain stem (known as locomotor regions), epidural or intraspinal Stimulation of spinal cord evokes a locomotor Pattern and after some manipulation with the stimulation parameters induce even a stepping-like movement. The emphasis of this thesis is the specification of the functionality of CPGs as well as the comparison of locomotor movement evoked by different type of electrical stimulation in various species as Rats, cats and humans.<br />