Unter subjektivem Tinnitus versteht man die Wahrnehmung von Phantomgeräuschen ohne physikalische Ursache. In den meisten Fällen geht Tinnitus mit einem umschriebenen Hörverlust einher, der Hyperaktivität bestimmter neuronaler Populationen in zentralen auditorischen Arealen bedingt. Weiterhin wurden Abnormalitäten in der oszillatorischen Gehirnaktivität im auditorischen Kortex bei Tinnitus berichtet, vor allem eine Erhöhung von Delta- und Gammaaktivität, sowie ein reduzierter Alphapeak. Ein vielversprechender Therapieansatz bei chronischem Tinnitus, der in den letzten Jahren ausführlich untersucht wurde, ist repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS). Allerdings sind bisherige Behandlungseffekte nur moderat und zeichnen sich durch große interindividuelle Variabilität aus. Ein Problem in der Behandlung des chronischen Tinnitus mit rTMS ist der Wissensmangel bezüglich genauer Wirkmechanismen, auf denen die klinischen Effekte der rTMS basieren. In dieser Dissertation präsentiere ich drei Studien, die abnormale auditorische Gehirnaktivität bei Tinnituspatienten und den Einfluss von rTMS mittels Magnetenzephalographie (MEG) untersuchen. Vorab stelle ich, basierend auf meinen Ergebnissen, eine kritische Würdigung der Wirksamkeit von rTMS bei chronischem Tinnitus vor und diskutiere einen neuen Ansatz, der möglicherweise zu einer Verbesserung der rTMS Behandlung bei Tinnitus führen kann.
In Studie 1 wurde oszillatorische Ruheaktivität bei Tinnituspatienten und Kontrollpersonen mittels MEG untersucht und die Existenz eines theoretisch postulierten inversen Zusammenhangs zwischen auditorischer Alpha- und Gammabandaktivität sowohl bei Tinnitus- als auch bei Kontrollpersonen validiert. Tinnituspatienten wiesen im Vergleich zu Kontrollpersonen allerdings eine signifikant steilere Steigung der Regressionsgerade auf, die vermutlich auf eine größere Anzahl von Personen mit einem Muster geringer Alpha- und hoher Gammapower zurückzuführen ist. Dieser Befund unterstützt die Ansicht, dass eine Störung der exzitatorisch-inhibitorischen Balance bei Tinnitus vorliegt. In zwei folgenden Studien habe ich untersucht, in welchem Ausmaß rTMS die normale exzitatorisch-inhibitorische Balance wiederherstellen kann und wie dieses im Zusammenhang mit einer Verbesserung klinischer Symptome steht. In Studie 2 wurden zehn Tinnituspatienten mit fünf verschiedenen rTMS Protokollen stimuliert und der Einfluss von rTMS auf evozierte auditorische Gehirnaktivität (auditorische steady state response [aSSR] und N1) unter Tonstimulation wurde mittels MEG sowohl vor als auch nach jeder rTMS Sitzung gemessen. Des Weiteren wurde die Tinnitus Lautstärke mit Hilfe einer visuellen Analogskala erfasst. Es zeigte sich eine Reduktion der aSSR, sowie der Tinnitus Lautstärke nach drei rTMS Protokollen im Vergleich zur Placebostimulation. Die Therapie-Studie 3 untersuchte die gleiche Gruppe von Tinnituspatienten. Die Patienten erhielten zehn Tage niedrig frequente rTMS, sowie zehn Tage Placebostimulation in randomisierter Reihenfolge in einem einfach-blinden Studiendesign. Jeweils vor Beginn und nach Ende eines Blocks (sowie zur Nachuntersuchung) wurden die oszillatorische Ruheaktivität, sowie die Tinnitusbelastung der Patienten mittels MEG und Tinnitusfragebogen gemessen. Die Ergebnisse zeigen eine Normalisierung der Delta- sowie der Alphaaktivität direkt nach Ende der Therapie, die zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung nicht mehr vorhanden war. Hohe Frequenzen, die vermutlich die Grundlage der Geräuschwahrnehmung bei Tinnitus bilden, wurden nur unspezifisch beeinflusst. Gleichzeitig wurden lediglich Tendenzen einer Reduktion der Tinnitusbelastung gefunden, die aber stark mit Gammaaktivität nach der Therapie zusammenhingen: Geringere Gammapower ging einher mit reduzierter Tinnitusbelastung. Diese Studie unterstreicht die Bedeutung der Entwicklung von neuen rTMS Strategien, die hochfrequente Oszillationen auf eine präzisere Art und Weise beeinflussen.

Subjective tinnitus is the perception of a sound in the absence of any physical sound source. In most cases tinnitus is accompanied by substantial damage to the peripheral hearing system, leading to hyperactivity within central auditory structures. Furthermore, tinnitus patients display abnormalities in oscillatory brain activity, namely an enhancement of delta and gamma band activity as well as a reduced alpha peak. A promising treatment approach in chronic tinnitus is repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), a method which has been investigated extensively within the past decade. However, the results of rTMS studies are characterized by only moderate effect sizes and great interindividual variability. A problem rTMS-researchers are confronted with is the lack of knowledge regarding the exact mechanisms by which it exerts beneficial effects on chronic tinnitus. In this dissertation I give an account of three MEG studies that investigated abnormalities in auditory brain activity of chronic tinnitus patients and rTMS-induced changes therein. Based on the results I first critically discuss the status quo of rTMS as a treatment of chronic tinnitus and further present a potential new treatment option that aims at improving rTMS therapy in tinnitus.
Study 1 examined resting-state oscillatory brain activity in tinnitus and control subjects using MEG. As has been suggested theoretically, the existence of an inverse relationship between auditory gamma and alpha band activity was validated in chronic tinnitus as well as in normal hearing control subjects. Tinnitus patients exhibited a significantly steeper slope of the regression line compared to controls, presumably because a greater number of subjects concurrently exhibited low alpha and high gamma power. This supports notions regarding a disturbed excitatory-inhibitory balance in tinnitus. In two subsequent studies I investigated to what extent rTMS could reestablish normal exictatory-inhibitory balance and the relation to clinical improvements. In Study 2 tinnitus patients were stimulated with five different single-session rTMS protocols. Changes in evoked auditory cortical activity (auditory steady state response [aSSR] and N1 response to three different amplitude-modulated tones) were measured using MEG before and after each rTMS session. Furthermore, tinnitus loudness was assessed by means of a visual analogue scale. The results demonstrated a reduction of the aSSR after three stimulation protocols compared to sham. Additionally, tinnitus loudness was reduced after these particular protocols. The therapy Study 3 investigated the same tinnitus sample. The patients randomly received ten days of low-frequency (1 Hz) rTMS and ten days of sham stimulation in a single blind-study design. Before and after treatment (as well as upon follow-up) resting-state oscillatory brain activity was measured by means of MEG. The results displayed a normalization of activity in the delta as well as in the alpha frequency range directly after treatment, which no longer persisted upon follow up. However, high frequencies, putatively forming the basis of sound perception in tinnitus, were unspecifically influenced. Concomitantly, only trends of reductions in tinnitus-related distress were revealed that were strongly correlated to gamma power after treatment though: Less gamma power was related to reduced tinnitus distress. This study stresses the importance of the development of new rTMS strategies that target high-frequency oscillations more precisely.