Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Felicia Pei-Hsin Cheng

Sensory trick in musician's dystonia: the role of altered sensory feedback in pianist's dystonia

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-105409

title (ger.)

Der Sensorische Trick in der Musikerdystonie: Die Rolle des veränderten sensorischen Feedbacks in der Musikerdystonie

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2014

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/chengf_ws14.pdf

abstract (deutsch)

Die Dystonie bei Pianisten gehört zu der Gruppe der fokalen aufgabenspezifischen Dystonien, die durch den Verlust der feinmotorischen Kontrolle hochtrainierter Bewegungsabläufe am Klavier gekennzeichnet ist. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Fokale Dystonie nicht nur durch eine Bewegungsstörung, sondern oft auch durch verschiedene sensorische Abnormalitäten charakterisiert ist und dass die Ausprägung der motorischen Symptome durch sensorische Stimulation bei Patienten manchmal vorübergehend vermindert werden kann. Der Stimulus, der die motorischen Symptome erfolgreich mindern kann, wird „Sensorischer Trick“ genannt. Studien über kutane sensorische Tricks bei fokaler zervikaler Dystonie (Torticollis) haben ergeben, dass der sensorische Trick als ein komplexer dynamischer Mechanismus gesehen werden kann, der vorübergehend die Dysbalance abnormer motorischer Outputs korrigiert.

 

Die Motivation für diese Dissertation entstand durch einzelne Berichte von Orgelspielern, die unter Musikerdystonie litten und von einer signifikanten Verbesserung der motorischen Symptome durch verzögerte Tonproduktion nach dem Tastenanschlag beim Orgelspielen, basierend auf der mechanischen Kopplung der Tastatur und der Orgelpfeifen, berichteten.

Das Ziel dieser Dissertation ist es, mögliche zugrunde liegende Mechanismen dieser Einzelberichte mit Hilfe von verändertem sensorischen Feedback, insbesondere durch Anwendung auditorischer und sensorischer Modalitäten, zu ermitteln. Die Dissertation ist in zwei Teile gegliedert:

 

Der erste Teil der Dissertation beruht auf Verhaltensstudien, die den Einfluss des veränderten auditorischen Feedback (VAF) auf die Musikerdystonie untersuchen und diskutiert, ob der VAF als ein sensorischer Trick in der Musikerdystonie gesehen werden kann. Des Weiteren wird die Auswirkung des VAF mit dem veränderten taktilen Feedback verglichen, der als sensorischer Trick in einigen anderen Formen fokaler Dystonie dienen kann. Die Ergebnisse der Studien weisen im Zusammenhang mit unserem Versuchsdesign darauf hin, dass sowohl der VAF, als auch der veränderte taktile Feedback eine untergeordnete Rolle in der motorischen Koordination der an Musikerdystonie erkrankten Pianisten spielen. Wir gehen davon aus, dass weder der veränderter auditorische noch der veränderte taktile Feedback als erfolgreicher sensorischer Trick dienen kann und dass diese, unserem Experiment zu Folge, die Symptome der an Musikerdystonie leidenden Pianisten nicht mindern können.

 

Der zweite Teil der Dissertation setzt mit der Manipulation verschiedener sensorischer Feedbacks während des Klavierspielens gesunder Pianisten und an Musikerdystonie erkrankter Pianisten fort. Dabei untersucht die Studie mithilfe der Multikanal- Elektroenzephalografie (EEG) das abnorme kortikale funktionale Netzwerk der Musikerdystonie- Pianisten durch Anwendung veränderter auditorischer und veränderter taktiler Feedbacks während der Ausführung relevanter motorischer Aufgaben. Durch den Vergleich der zwei Gruppen unter den verschiedenen sensorischen Feedbacks, zeigen die EEG Daten bei Musikerdystonie- Pianisten eine tendenziell höhergradige inter-regionale Phasensynchronisation zwischen den frontalen und parietalen Regionen, als auch zwischen den temporalen und zentralen Regionen während Konditionen, die relevant für die lang trainierte auditorisch- motorische Kopplung (normaler und tonloser auditorischer Feeback) sind, jedoch sind solche Abnormalitäten vermindert bei Konditionen mit verspätetem auditorischen und verändertem taktilen Feedback. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass die beeinträchtigte sensomotorische Integration der Musikerdystonie- Pianisten spezifisch hinsichtlich der Art hochtrainierter Aufgaben ist und dass diese durch verändertes sensorisches Feedback modifiziert werden kann.

 

Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der Studien in dieser Dissertation, dass unter den experimentellen Bedingungen, VAF nicht als erfolgreicher sensorischer Trick in der Musikerdystonie fungieren kann. Dennoch kann sowohl der veränderte auditorische als auch der veränderte taktile Feedback zu verschiedenen Alternationen in der inter- regionalen Synchronisation bei Musikerdystonie- Pianisten führen und dies kann eine Auswirkung auf das aufgabenspezifische Defizit der Inhibition bei der Musikerdystonie haben.

abstract (englisch)

Dystonia in pianists belongs to a group of dystonic movement disorders termed focal dystonias. It is characterized by the degradation of voluntary control of highly skilled movement patterns involved in piano playing. Previous studies have shown that apart from being a movement disorder, many forms of focal dystonias involve several sensory abnormalities, and cutaneous stimuli may temporarily reduce the severity of motor symptoms in patients. The stimulus that may successfully reduce motor symptoms is termed sensory trick. Studies on cutaneous sensory trick of focal neck dystonia suggested that sensory tricks should be regarded as a complex dynamic mechanism that corrects the perceptual dysbalance of the abnormal motor output.

 

The motivation for this dissertation came from anecdotal reports of organ players suffering from musician’s dystonia who reported a significant reduction of the motor symptoms when playing on a pipe organ with delayed sound production after the key stroke due to mechanical coupling of the keyboard and the organ pipes. The aim of the dissertation is to investigate the possible underlying mechanism of these anecdotal reports by using altered sensory feedback in both auditory and sensory modalities. The dissertation is divided into 2 parts:

 

The first part of the dissertation is based on behavioural studies of the effect of altered auditory feedback in musician's dystonia (MD) and discusses whether altered auditory feedback (AAF) can be considered as a sensory trick in MD. Furthermore, the effect of AAF is compared with altered tactile feedback, which can serve as a sensory trick in several other forms of focal dystonia. The results of the studies suggest that in the context of our experimental designs, AAF and altered tactile feedback did not have a beneficial role in motor coordination in MD patients. We propose that altered auditory and tactile feedback do not serve as effective sensory tricks and may not temporarily reduce the symptoms of patients suffering from MD in this experimental context.

 

The second part of the dissertation continued with manipulating different sensory feedbacks in the piano playing of healthy pianists and pianists suffering from MD. This study investigated the impaired cortical functional network of pianists who suffer from MD by employing altered auditory and altered tactile feedback during scale playing with multichannel electroencephalography (EEG). By comparing the two groups under different sensory feedback, the EEG data suggested a trend of higher degree of inter-regional phase synchronisation between the frontal and parietal regions and between the temporal and central regions in pianists suffering from MD in conditions that are relevant to the long-trained auditory-motor coupling (normal auditory feedback and complete deprivation of auditory feedback), but such abnormalities are decreased in conditions with delayed auditory feedback and altered tactile feedback. These findings support the hypothesis that the impaired sensorimotor integration of MD patients is specific to the type of overtrained task that the patients were trained for and can be modified with altered sensory feedback.

 

In conclusion, the results of the studies included in this dissertation showed that under our experimental conditions, AAF cannot serve as a successful sensory trick in MD. Nevertheless, both altered auditory and tactile feedback can induce different alternations to the long-range inter-regional neural synchrony in MD patients and this may have an implication for the task-specific deficit of inhibition in MD.

keywords

Musikerdystonie, Sensory Trick, Sensorisches Feedback; Musician's Dystonia, Sensory Trick, Sensory Feedback

kb

4.099