Interhemisphärische Übertragung der prädiktiven Griffkraftkontrolle bei Patienten mit Kleinhirnstörungen

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2011-02-10
Issue Year
2011
Authors
Hufnagel, Andreas H.
Editor
Abstract

When an object is repeatedly grasped and lifted, the balance between grip force and lift force is programmed according to the mechanical object features within a few lifts. Information related to the mechanical object properties is easily transferred in between both hands and the cerebellum may play an essential role for the integration and generalization of this information. Recently, we have shown that the transfer of weight-related information in between both hands is impaired in cerebellar degeneration (Nowak et al., 2005). Here we investigated the role of the cerebellum for the inter-manual transfer of friction-related information. Seven healthy subjects and seven patients with either focal or generalized cerebellar disorders first repeatedly lifted an instrumental object with one hand followed by a series of lifts of the same object with the opposite hand. The experiments were performed with the object’s grip surfaces covered with either silk or sandpaper. Grip forces and movement-related accelerations were recorded for off-live analysis. Patients and healthy subjects scaled grip force differentially to surface friction within a few lifts. The ability to transfer friction-related information from one hand to the other was evident in healthy subjects but impaired in cerebellar patients. That means, patients were unable to generate accurate grip forces when lifting a given object with the contralateral hand. We interpret these data within the recent concept that the cerebellum is essential for the rapid integration and generalization of mechanical object features in between both hemispheres when handling objects in the environment.

Abstract

Wenn ein Gegenstand wiederholt gegriffen und angehoben wird, wird die Balance zwischen der Griffkraft und der Hebekraft entsprechend den mechanischen Objekteigenschaften innerhalb weniger Wiederholungen angepasst. Die Information über die jeweiligen mechanischen Objekteigenschaften steht unmittelbar auch der zweiten Hand zur Verfügung, auch wenn diese nicht an den Hebeversuchen beteiligt war (intermanuelle Übertragung). Man geht davon aus, dass das Kleinhirn eine wesentliche Rolle für die Integration und den Transfer objektspezifischer Informationen zwischen den Hirnhälften spielt. Vor kurzem wurde gezeigt, dass die Übertragung der gewichtsbezogenen Informationen zwischen beiden Händen bei Patienten mit Kleinhirndegeneration beeinträchtigt ist (Nowak et al., 2005). In der vorliegenden Fall-Kontroll-Studie untersuchten wir die Rolle des Kleinhirns bei der intermanuellen Übertragung für oberflächenreibungsspezifische Objektinformation. Jeweils sieben gesunde Probanden und Patienten mit entweder fokalen oder generalisierten Kleinhirnstörungen hoben zuerst wiederholt ein mit Griffkraft-sensor und Beschleunigungssensoren ausgestattetes Testobjekt mit einer Hand an, anschließend folgte eine zweite Versuchsreihe mit der kontralateralen Hand. Hierzu wurde ein Manipulandum mit den austauschbaren Griffoberflächen Seide und Sandpapier verwendet. Die jeweiligen Hebekräfte und Griffkräfte wurden dabei aufgezeichnet und analysiert. Sowohl Patienten als auch gesunde Probanden passten innerhalb weniger Wiederholungen die Griffkraft der entsprechenden Oberflächenstruktur an. Das heißt, sie produzierten größere Griffkräfte beim Heben des mit Seide beschichteten Objektes als beim Heben des mit Sandpapier beschichteten Objektes. Jedoch war die Fähigkeit der intermanuellen Übertragung der reibungsspezifischen Information bei den Kleinhirnpatienten beeinträchtigt. Das heißt, während Gesunde beim Heben mit der kontralateralen Hand die Griffkraft präzise der Oberflächenstruktur des Objektes anpassen konnte, war dies bei Patienten mit Kleinhirnschädigung gestört. Wir interpretieren diese Daten innerhalb des Konzepts interner Modelle. Das Kleinhirn spielt eine Schlüsselrolle für die schnelle Integration und Weiterleitung von Informationen über die mechanischen Objekteigenschaften und deren Generalisation zwischen den Großhirnhemisphären.

DOI
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