Hirnpotentialänderungen bei Willkürbewegungen und passiven Bewegungen des Menschen: Bereitschaftspotential und reafferente Potentiale

A method of chronological data storage and reverse computation is described by which bio-electrical phenomena preceding “spontaneous” events within the nervous system can be analysed if these events appear repeatedly and are capable of triggering a computer.

Slow brain potentials accompanying voluntary and passive movements of the limbs were analysed by this method. These potentials were recorded from different points of the scalp from 12 healthy subjects in 94 experiments with more than 100 movements in each record. At times artifacts were superimposed upon cerebral potentials. The former were identified, and, as far as was possible, eliminated.

Voluntary hand or foot movements are preceded by a slowly increasing surfacenegative cortical potential of 10–15 μV, called readiness potential. This potential is maximal over the contralateral precentral region, but shows bilateral spread and is larger over the frontal than over the occipital areas. The readiness potential increases with intentional engagement and is reduced by mental indifference of the subject.

Voluntary movements are followed by a complex potential with an early positive phase that begins 30–90 msec after the onset of movement. The late potentials following voluntary movements are similar to those after passive movements. Both resemble the late bilateral components of the evoked potentials after electrical stimulation of peripheral nerves. Some variable differences between the early components of the potentials after the onset of active and passive movements require further investigation.

No relation between the onset of voluntary movements and the phase of the alpha rhythm could be detected.

Eine Methode zur chronologischen Datenspeicherung und Rückwärtsanalyse hirnelektrischer Begleitvorgänge wiederholter Willkürbewegungen beim Menschen wird beschrieben.

Mit dieser Methode wurden langsame Hirnpotentiale 1. bei Willkürbewegungen von Hand und Fuß und 2. bei ähnlichen passiven Handbewegungen bei 12 gesunden Menschen in 94 Versuchen mit je über 100 Bewegungen in 3 Kanälen untersucht.

Vor Willkürbewegungen der Hand und des Fußes entsteht ein langsam ansteigendes oberflächen-negatives Hirnpotential von 10–15 μV, das Bereitschaftspotential genannt wird. Sein Maximum liegt über der kontralateralen Präcentralregion bei bilateraler Verteilung über der Schädelkonvexität, frontal größer als occipital. Es wächst mit Aufmerksamkeit und intentionaler Beteiligung der Versuchsperson und nimmt bei Gleichgültigkeit ab. Eine Korrelation des Beginns der Willkürbewegungen zur Phase des Alpharhythmus war nicht nachweisbar.

Nach der Willkürbewegung entsteht ein mehrphasisches Potential mit früher Positivierung, die 30–90 msec nach der Bewegung beginnt. Die Hirnpotentiale nach Willkürbewegung ähneln denen nach passiver Bewegung und den späten Komponenten des „evoked potential“ auf elektrischen Medianusreiz. Variable Unterschiede der frühen Potentialänderungen nach aktiven und passiven Bewegungen bedürfen weiterer Untersuchung.

Weitergehende Anwendungen der Rückwärtsanalyse werden besprochen. Ähnlichkeiten des Bereitschaftspotentials zur Erwartungswelle G. Walters bei bedingten Reflexen und Quellen von Artefakten durch Augenbewegungen usw. werden diskutiert.

1. Hans H. Kornhuber

   Present address: Dpt. of Physiology/Johns Hopkins University Med. School, 725 N. Wolfe Str., 21205, Baltimore 5, Md., USA

Authors and Affiliations

1. Aus der Neurologischen Klinik und Abteilung für Neurophysiologie der Universität Freiburg i. Br, Germany

   Hans H. Kornhuber & Lüder Deecke

Mit 7 Textabbildungen

Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Wesentliche Teile dieser Arbeit sollen von Herrn Deecke als Dissertation der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg i. Br. vorgelegt werden.

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