Neurologische Systeme

Ursachenforschung beim Essentiellen Tremor (ET)
Quantifizierung von Tremor

B. Conrad, R. Paulat

In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. M. Schülke
(Klinik für Pädiatrie m. S. Neurologie Charité, CVK)

Der Essentielle Tremor (ET) ist eine häufige neurologische Störung, deren genaue Ursache bis heute nicht geklärt ist. Bislang wurden zwei Genorte für autosomal dominant vererbten ET gefunden: ETM1 auf Chromosom 3q13 (1997) und ETM2 in einem 2,18 cM Intervall auf Chromosom 2p22-25 (1998). Das betroffene Gen ist aber noch nicht bekannt. Weitere, noch unbekannte Genorte für essentiellen Tremor werden vermutet.

In der neuropädiatrischen Sprechstunde der Charité wurde eine Familie mit mehreren betroffenen Familienmitgliedern vorstellig, die einen essentiellen Tremor aufwiesen, sonst aber gesund waren. In dieser Familie liegt ein autosomal rezessiver oder X-chromosomal rezessiver Erbgang zugrunde. Ein Stammbaum der Familie wurde erstellt und DNA-Proben eines Großteils der Familie bereits gewonnen.

Zur Quantifizierung von Tremor wurden in Zusammenarbeit mit den MTL zwei Apparaturen entwickelt: Die Probanden werden aufgefordert, einen Stab mit einer Metallspitze für jeweils 30 Sekunden in unterschiedlich große Löcher in einer Metallplatte zu halten. Jeder Kontakt wird elektronisch registriert. Anschließend werden die Probanden gebeten, 2 Metallringe unterschiedlicher Größe entlang einer Draht­schlinge zu führen (Abb.1). Auch hier wird jeder Kontakt elektronisch registriert.

Beide Apparaturen wurden bislang an 140 gesunden Kindern und Jugendlichen einer Berliner Gesamtschule getestet. Erste altersbezogene Normwerte wurden so etabliert. Mädchen berühren die Ränder der Löcher in der Metallplatte signifikant seltener als gleichaltrige Jungen.

Die Apparaturen wurden bereits zur klinischen Verlaufskontrolle bei Tremorpatienten in der neuropädiatrischen Poliklinik eingesetzt.

"Ohrtrichter für Kleinsäugetiere"

F. Ott, D. Heinze

In Zusammenarbeit mit Dipl.-Ing. (FH) H. Haupt, Prof. Dr. med. J. Gross
(Hals-Nasen-Ohren-Klinik und Poliklinik CCM)

Für die Hals-Nasen-Ohren-Klinik und Poliklinik CCM wurden in den MTL spezielle Ohrtrichter und eine entsprechende Halterung entwickelt, um die optimale Ankopplung eines Mess- und Kalibrierungs-Systems an den äußeren Gehörgang von Ratten und Meerschweinchen zu erreichen.

Mit dieser Messeinrichtung gewonnene Ergebnisse sind Teil einer Studie über die therapeutische Wirksamkeit von Magnesium beim akustischen Trauma im Meerschweinchen (Förderung durch Bundesministerium der Verteidigung, BMVg) und fließen aktuell in eine tierexperimentelle Studie über die Genexpression im Cortischen Organ bei lärmbedingtem Hörverlust ein.

Dieses Mess-System umfasst einerseits Schallgeber und andererseits hochempfindliche Mikrophone.

Dabei spielen Geometrie und Material des Ohrtrichters eine entscheidende Rolle. Kommerzielle Pass-Stücke sind nur für den viel größeren menschlichen Gehörgang entwickelt worden.

Im Ergebnis der Erprobung konnte festgestellt werden, dass sich aus Silikon hergestellte Trichter besonders gut eignen, wobei die notwendige Formsteifigkeit durch Gewebeeinlagen im Material erreicht wird.

Publikationen

H. Haupt, F. Scheibe, B. Mazurek (2003)
Therapeutic efficacy of magnesium in acoustic trauma in the guinea pig. ORL 65: 134-139

H. Haupt, N. Amarjargal, A. Machulik, J. Fuchs, M. Descher, J. Gross, B. Mazurek (2005)
Prestin mRNA expression in the adult rat organ of Corti in relation to noise-induced hearing loss. Abstract, 42nd Workshop on Inner Ear Biology, Sept
18-20, Tübingen, Germany

Temperaturbedingte Nesselsucht
"Diagnose von Kälteurtikaria mittels vierer Temperaturapplikatoren"

M. Arens, R. Paulat, B. Conrad, B. Höppe

In Zusammenarbeit mit Dr. M. Magerl, PD Dr. M. Maurer
(Klinik für Dermatologie, Venero­logie und Allergologie CCM)

Urtikaria (Nesselsucht) ist eine der häufigsten Hauterkrankungen, die in akute und chronische Urtikaria eingeteilt werden kann. Von einer chronischen Urtikaria spricht man, wenn die Erkrankung länger als 6 Wochen anhält. Das Auftreten einer chronischen Urtikaria kann durch verschiedene Umweltreize ausgelöst werden, unter anderem durch Wärme und Kälte. Bemerkbar macht sich die Urtikaria durch plötzliches Auftreten von juckenden Quaddeln am ganzen Körper oder nur an einem Teil des Körpers. Die Quaddeln entstehen durch die Aktivierung eines speziellen Zelltyps, der Mastzelle. Die Mastzellen lösen, mit Hilfe von dem von ihnen produzierten Histamin, Entzündungen aus. Das Histamin lässt Flüssigkeit aus den Blutgefäßen in das Gewebe dringen.

Zur Diagnose einer Kälteurtikaria wurde ein Gerät entwickelt, mit dem es möglich ist, Hautareale mit verschiedenen Temperaturen zu stimulieren. Die einzustellenden Temperaturen sollten zwischen 4°C und 45°C liegen.

Zur Erzeugung der Temperatur wurde ein Peltierelement eingesetzt. Ein Peltierelement besteht aus zwei keramischen Platten, zwischen denen abwechselnd viele kleine Quader aus p- und n-dotiertem Halb­leiter­material eingelötet sind, von denen immer zwei unterschiedlich dotierte Quader miteinander verbunden sind. Dadurch entsteht eine Serien­schaltung aller Halbleiter. Abhängig von der zugefügten Stromstärke und Stromrichtung kühlt sich eine Platte ab, während die andere sich erwärmt. Der Strom pumpt Wärme von einer Seite auf die andere und erzeugt eine Temperaturdifferenz zwischen den Platten. Ein Peltierelement kann nur eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen den Keramikplatten erreichen. Je "kälter" die warme Seite bleibt, desto tiefere Temperaturen kann die kalte Seite erreichen.

Für die Temperaturregelung wurde ein PID-Regler der Firma Jumo verwendet. Die optimierte Regelung lässt die gewünschte Temperatur des Temperaturapplikators in weniger als 2 Minuten erreichen. Bei der Kon­struktion des Temperaturapplikators musste nicht nur die Handlichkeit, sondern auch die nötige und sehr wichtige Kühlung des Peltierelementes berücksichtigt werden. Die Übertragung der Temperatur von dem Peltierelement zur Haut geschieht über einen Aluminiumzylinder, der an der Hautkontaktfläche einen Durchmesser von 30mm hat. Da sich der Wärme-/Kälteaustausch über den Aluminiumzylinder in beide Richtungen vollzieht, wirkt sich die Körperwärme auch auf das Peltierelement aus. Damit sich nur die Körperwärme der Kontaktstelle des Aluminiumzylinders auf das Peltierelement auswirkt, ist am Boden des Anwendungsteils geschäumtes PVC eingearbeitet. Dieses PVC hat die Eigenschaft, wärme­isolierend zu wirken.

Stabile Fixierung eines Tierkopfes

"Untersuchung der Mechanismen der neurovaskulären Kopplung und deren physiologischen Bedeutung"

H. Baer, D. Heinze

In Zusammenarbeit mit PD Dr. U. Lindauer, Prof. Dr. U Dirnagl (Experimentelle Neurologie CCM)

Die Steigerung der Nervenzellaktivität führt zu einer lokalisierten Zunahme des zerebralen Blutflusses. Diese enge zeitliche und räumliche Kopplung von Nervenzellaktivität und begleitender Blutflussantwort bildet die Basis modernerer bildgebender Verfahren des Gehirns z.B. die funktionelle Kernspintomographie (fMRT), wobei die Mechanismen und die physiologische Bedeutung der neurovaskulären Kopplung nur unzureichend bekannt sind.

Für in vivo Untersuchungen an der Ratte, wird ein stereotaktischer Rahmen benötigt, der es ermöglicht, eine sichere und stabile Fixierung des Tierkopfes zu gewährleisten.

Dies ist nicht nur für optimale Präparationsbedingungen unter dem Operationsmikroskop zur Anlage eines kranialen Fensters von Bedeutung, sondern vor allem für die angewandten optischen Methoden der Blutfluss- und Hämoglobinoxygenierungsmessungen (Optical Imaging Spectroscopy, Laser
Speckle Contrast Analysis, Laser-Doppler Flowmetry,) und für die elektrophysiologischen Methoden zur Erfassung der Nervenzellaktivität.

Die stufenlos drehbare Kopfhalterung ermöglicht die genaue Platzierung und Einstellung des Messareals entsprechend den Anforderungen der Messsonden und Mikroelektroden. Durch die gering gehaltene Gesamtgröße der Haltevorrichtung wird darüber hinaus die angestrebte Platzierung der Messgeräte (DCC Kamera, Fiber-Sonden, Mikromanipulatoren für Mikroelektroden) möglichst nah am Versuchstier nicht behindert, wie es bei manch kommerziellen Systemen sonst häufig der Fall ist.

"Duftapplikator für Mäuse": olfaktorische Regulation intrazellulärer Prozesse

in Zusammenarbeit mit Dr. U. Abraham, Immunologie, AG Chronobiologie, CharitèCentrum 12, CCM