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Die von Barker et al. [Ref. 1] vorgestellte transkranielle Magnetstimulation (TMS) ermöglicht die schmerzlose, nicht-invasive Stimulation von Nervengewebe mittels einer Magnetspule. Durch Erregung der motorischen Großhirnrinde ist es möglich, Summenaktionspotenziale von entsprechenden Zielmuskeln abzuleiten und eine Charakterisierung kortikaler Repräsentationsareale vorzunehmen. Auf diese Weise kann die somatotope Gliederung des motorischen Kortex nachvollzogen werden [Ref. 2]. Für den N. facialis konnte von uns gezeigt werden, dass mit diesem Verfahren sogar eine Untergliederung des kortikalen Repräsentationsareals in einzelne Muskelgruppen (Stirn - Augenpartie -Unterlippe) gelingt [Ref. 3].

Die vorliegende Untersuchung befasst sich mit der Fragestellung, inwieweit die kortikale TMS beim Menschen eine Charakterisierung und ggf. Abgrenzung kortikaler Repräsentationsareale innerer und äußerer Kehlkopfmuskeln gestattet.

An zwei Gruppen gesunder, freiwilliger Normalpersonen (Gruppe A: 6 männliche Probanden, mittleres Alter 32,8 [22-59] Jahre, Median 24,5 Jahre; Gruppe B: 3 weibliche und 3 männliche Probanden, mittleres Alter 30,2 [23-45] Jahre, Median 26 Jahre) wurde das Amplitudenverhalten von Muskelantworten aus dem M. cricothyreoideus (ct) als äußerer Kehlkopfmuskel (Gruppe A) bzw. aus dem M. vocalis (voc) als innerer Kehlkopfmuskel (Gruppe B) in Abhängigkeit von der Spulenposition auf der Schädeloberfläche untersucht. Alle Versuchspersonen wurden zuvor eingehend über die Untersuchung aufgeklärt. Die Untersuchungen erfolgten mit Zustimmung der Ethik-Kommission der Universität Göttingen.

Als Magnetspule wurde eine fokale 70-Millimeter-Doppelspule verwendet, deren Zentrum in 1cm-Abständen entlang der Interaurallinie auf der Schädeloberfläche in einem Bereich zwischen 1 und 13cm lateral des Vertex bewegt wurde. Bei jedem Probanden wurden beide Hemisphären untersucht. Als Magnetstimulator verwendeten wir ein Magstim 200 HP-Gerät (Magstim Co. Ltd, Whitland, U.K.). Die Ableitungen der einzelnen Muskelantworten erfolgte ohne Vorinnervation jeweils bilateral mittels bipolarer Nadelelektroden (ct) bzw. von endolaryngeal mittels Hooked-Wire-Elektroden (voc). Die Auswertung der einzelnen Muskelantworten führten wir mit Hilfe eines computergestützten EMG-Gerätes (System Myo Quick, Fa. Micromed, Gundelfingen/Freiburg) durch. Von jeder Stimulusposition erfolgten zwei aufeinanderfolgende kortikale Reizungen, wobei jeweils der gemittelte Amplitudenwert einer Spulenposition für die weitere Auswertung herangezogen wurde.

Zur Charakterisierung des jeweiligen kortikalen Repräsentationsareals wurden folgende Kenngrößen definiert:

- mittlere amplitudengewichtete Stimulusposition CC = ∑ A_i x d_i / A_i ; mit: A = relative Amplitude, d = Spulenabstand vom Vertex / cm, i = Spulenposition auf der Interaurallinie,

- optimale Stimulusposition OPS / cm Abstand vom Vertex,

- Amplitudenhöhe bei OPS / mV.

Zur Ermittlung der individuellen Reizstärke wurde zunächst bei jedem Probanden die optimale Spulenposition OPS mit maximaler Amplitude bestimmt und die Reizstärke am Magnetstimulator soweit reduziert, bis keine reproduzierbaren Muskelantworten mehr registriert werden konnten. Ausgehend von diesem Wert wurde für die weiteren Messungen die Stimulusintensität um 20% erhöht. Die statistische Auswertung der Messergebnisse erfolgte mit Hilfe des t-Tests für verbundene bzw. unverbundene Stichproben.

Bei allen Probanden konnten nach kortikaler TMS bilaterale Muskelantworten im M. cricothyreoideus (Gruppe A) bzw. M. vocalis (Gruppe B) abgeleitet werden [Abb. 1]. Trotz einer beträchtlichen Überlappung der Spulenpositionen, von denen Muskelantworten in beiden Zielmuskeln abgeleitet werden konnten [Abb. 2], zeigten sich statistisch signifikante Unterschiede für die Kenngrößen CC und OPS, die darauf hindeuten, dass das kortikale Repräsentationsareal für den M. cricothyreoideus im Vergleich zum M. vocalis weiter medial angeordnet ist [Abb. 3]. Der Vergleich der Muskelantworten nach Stimulation des rechten bzw. linken Hemikortex erbrachte für die untersuchten Zielgrößen keine signifikanten Unterschiede (p>0,05), so dass für die weitere Auswertung die jeweiligen Mittelwerte herangezogen wurden.

Thumfart et al. [Ref. 4] berichteten über die Möglichkeit, Muskelantworten in Kehlkopfmuskeln nach kortikaler TMS auszulösen. Wir beobachteten nach kortikaler TMS reproduzierbare, bilaterale Muskelantworten, ähnlich wie sie auch von Khedr und Aref [Ref. 5] für M. cricothyreoideus und M. thyro-arytaenoideus beschrieben wurden. Dies deutet auf die Existenz bilateraler deszendierender kortiko-nukleärer Bahnen zwischen der motorischen Großhirnrinde und den zur Larynxmuskulatur gehörenden Motoneuronen des N. vagus hin.

Eine nähere Charakterisierung der kortikalen Repräsentation der Larynxmuskulatur beim Menschen mittels TMS ist uns aus der Literatur bisher nicht bekannt. Beobachtungen nach direkter Kortexstimulation [Ref. 6] deuten darauf hin, dass sich das Repräsentationsareal der Kehlkopfmuskeln lateral des Repräsentationsareals für die Zungenmuskulatur befindet. Nach tierexperimentellen Untersuchungen [Ref. 7] erscheint das Repräsentationsareal des Larynx am Fuß des Gyrus praecentralis rostral angeordnet. Diese Angaben einer weit lateral gelegenen Lokalisation des laryngealen Repräsentationsareals stehen zumindest für den M. cricothyreoideus im Gegensatz zu unseren Beobachtungen, sofern die Parameter OPS und CC dem tatsächlichen Repräsentationszentrum entsprechen. Wir ermitteln für die Antworten dieses Muskels eine optimale Spulenposition in einem Bereich von ca. 7,5cm lateral des Vertex. In einer ähnlichen Größenordnung liegt auch der von Khedr und Aref [Ref. 5] ermittelte Wert von ca. 8cm lateral und 1cm rostral des Vertex. Die Autoren differenzierten dabei jedoch nicht zwischen inneren und äußeren Kehlkopfmuskeln.

Trotz der kleinen Probandenkollektive war es möglich, mit Hilfe der Kenngrößen CC und OPS eine statistisch signifikante Differenzierung der stimulierbaren Kortexareale des M. cricothyreoideus und des M. vocalis vorzunehmen. Dies weist auf zwei unterschiedliche und voneinander abgrenzbare kortikale Repräsentationsareale hin, wobei der M. cricothyreoideus weiter medial repräsentiert erscheint.