Intermittierende Rhythmische Photostimulation (IPS) induziert reizüberdauernde Antworten als Ausdruckneuronaler Plastizität

R. Rau¹, Ch. Raschka², H. J. Koch³
¹Gesundheitsamt, Moers
²Institut für Sportwissenschaften, J.-W.-Goethe-Universität, Frankfurt
³Psychiatrische Universitätsklinik, Abt. Gerontopsychiatrie, Regensburg

Zusammenfassung
Die Elektroenzephalogramme (EEG) und Visuell Evozierten Potentiale (VEP) von 30 gesunden Probanden wurden im Hinblick auf Modulationen und reizüberdauernde Veränderungen unter Verwendung intermittierender rhythmischer Photostimulation (IPS) explorativ untersucht. Visuell Evozierte Potentiale wurden mit Blitzlicht einer LED-Brille induziert. In der EEG-Spektralanalyse wurden die Global-Field-Power-Werte (GFP) in Ruhe und unter Blitzlicht-Reizserien über jeweils 30 Sekunden mit 5 Hz, 10 und 20 Hz verglichen mit den GFP-Daten un-mit--telbar im An-schluß an die IPS. Photic Driving Effekte (PDE) mit hoher interindividueller Variabilität konnten bei allen Probanden beobachtet werden; hierbei waren die Reizantworten bei Stimulation mit 10 Hz, also im Bereich des spontanen Alpha-Rhythmus, am stärksten ausgeprägt. Im Durchschnitt führte IPS mit 10 und 20 Hz zu einem Anstieg der GFP-Werte in den entsprechenden Frequenzfenstern und den Bereichen der harmonischen Oberwellen. Im Zeitraum von 4 Se-kunden nach IPS zeichnete sich eine signifikante Abnahme der GFP-Durchschnittswerte innerhalb des 10 Hz-Frequenzbandes ab. In der VEP-Analyse fand sich bei allen Probanden eine Steady-State-VEP-Antwort (STVEP) bei 10 Hz-Reizung. In der Hälfte der Fälle konnten reizüberdauernde Potentiale in den ersten 2 Sekunden nach IPS registriert werden. Die Differenzwerte zwischen GFP im 10 Hz-Band in Ruhe und unter 10 Hz-FS korrelierten (r=0,56) mit den Amplitudenhöhen der VEP unter 10 Hz-Reizung. Die reizüberdauernden Phänomene werden im Rahmen von synaptischer Kurzzeit-Plastizität diskutiert.
Schlüsselwörter: Intermittierende Photostimulation (IPS), EEG, Spektralanalyse, Global Field Power (GFP), VEP, Photic Driving, Plastizität

Intermittent Photic Stimulation (IPS) induces persisting responses as a sign of neuronal plasticity
R. Rau, Ch. Raschka, H. J. Koch

Abstract
Electroencephalography (EEG) and Visual Evoked Potentials (VEP) were examined in 30 healthy volunteers in regard to changes and stimulus persisting modulations induced by Intermittent Photic Stimulation (IPS). VEP were elicited with flashlights at rates of 5, 10 and 20 Hertz (Hz) from LED-binoculars. Spectral analysis of EEG yielded data for Global Field Power (GFP) calculation. GFP-data at rest and under IPS with trains of flashlights at 5 Hertz (Hz), 10 and 20 Hz, each train lasting for 30 seconds, were compared with GFP-data immediately after the end of IPS. In all cases IPS led to a Photic Driving Effect (PDE) with a high interindividual variability; responses to stimuli at 10 Hz - close to the frequencies of spontaneous alpha rhythm - were most accentuated. On an average, IPS with 10 and 20 Hz resulted in an increase of GFP in the corresponding frequency ranges and in the area of their harmonics (Oberwellen). Comparison of individual data, however, did not display a uniform trend of light-induced GFP-alterations. Within the timespan of 4 seconds after IPS a significant decrease of average GFP data in the 10 Hz range was found. In the VEP examination all persons showed steady state-VEP (STVEP) under stimulation rates of 10 Hz. In 50% of cases it was possible to trace post-stimulus wave patterns for 2 seconds after IPS showing similarity with the previously evoked steady-state-potentials. Furthermore, a positive correlation (r=0.56) between VEP-amplitudes and the differences of GFP data in the 10 Hz range at rest and under IPS with 10 Hz was calculated. Changes of neuronal activity after stimulation are discussed as a form of short-term plasticity.
Key words: Photostimulation, EEG, spectral analysis, GFP, VEP, PDE, shortterm plasticity

Neurol Rehabil 2001; 7 (1): 25-32