Induktion der kortikalen Neuroplastizität durch die Constraint-Induced Movement Therapy (CIMT) bei Kindern mit frühkindlicher Hirnschädigung. Eine magnetenzephalographische Evaluation

Abstract

In der hier vorliegenden Studie wurden zwei Studiengruppen mit Kindern, die an einer angeborenen spastischen Hemiparese der oberen Extremitäten leiden, nach einer zweiwöchigen constraint induced movement therapy (CIMT), mittels Magnetenzephalographie auf plastische neurokortikale Umbauvorgänge hin untersucht. Ziel der Arbeit war es, sowohl einen möglichen Benefit der CIMT durch taktile Stimulationen zu evaluieren, als auch die dadurch hervorgerufene Plastizität im heranreifenden jugendlichen Gehirn zu erforschen. Die CIMT-Therapie bedient sich dabei des erzwungenen Nicht-Gebrauchs der gesunden Hand durch eine Schienung, wobei die paretische obere Extremität zum Gebrauch gezwungen wird. Die Stimulation wurde an beiden oberen Extremitäten mittels pneumatisch taktiler Stimulation durchgeführt. Die zwei Untergruppen der Studienteilnehmer unterscheiden sich dabei in der Art ihrer zerebralen Läsionen, die Gruppe mit kortikaler Läsion (KL) ist somatosensorisch deutlich beeinträchtigter im Vergleich zur Gruppe der periventrikulär geschädigten Probanden (PL), deren primär somatosensorischer Kortex nahezu unbeeinträchtigt ist. Bei beiden Gruppen führte der somatosensorische Reiz an den beiden stimulierten Fingern zunächst zu einer Aktivitätszunahme der Repräsentationsfelder der entsprechenden Felder des primär somatosensorischen Systems, um dann jedoch im Verlauf durch das CIMT-Training trotz Verbesserung der somatosensorischen Leistung abzunehmen. Diese Veränderungen lassen sich durch eine Ökonomisierung der neuronalen Aktivität erklären. Bezüglich des Repräsentationsfeldes konnte ein deutlicher Gruppenunterschied festgestellt werden, wobei die Gruppe mit periventrikulärer Schädigung ein von der Schädigung unbeeinträchtigtes Verhalten der Somatosensorik zeigte. Die Gruppe der kortikal geschädigten Kinder reagierte wider erwarten auf das Constraint-Induced Training mit einer neuroplastischen Veränderung, wie sie bislang nur aus einer Reihe von tierexperimentellen Studien insbesondere an Ratten bekannt ist. So stellen sich plastische Phänomene an Kindern mit perinatal aufgetretener Schädigung nicht notwendigerweise wie bei erwachsenen Schlaganfallpatienten dar. Im Gegensatz zu vielen Studien an Erwachsenen Schlaganfallpatienten konnte keine Segregation der Felder nach Training, sondern eine Integration aufgezeigt werden. Dabei muss von einer Schärfung der Feldstruktur ausgegangen werden, da es ansonsten bei Integration und gleichbleibend großen Repräsentationsfeldern zur Überlappung und Funktionsminderung kommt. Die bedeutendsten neuroplastischen Veränderungen traten in dieser Studie bei der Patientengruppe mit kortikalen Läsionen auf, deren somatosensorische Beeinträchtigung wesentlich größer ist im Vergleich zur Gruppe mit periventrikulären Läsionen, deren kortikale Strukturen weitgehend intakt sind. Die hier vorliegenden Daten der Untersuchung weisen auf eine nicht Hebbsche Form der Plastizität hin, wie sie bislang weder bei CIMT Therapie bei angeborener Hemiparese noch bei erworbener Hemiparese beim Schlaganfallpatienten nachgewiesen werden konnte. Ähnliches plastisches Verhalten der kortikalen Repräsentationsfelder konnte jedoch bei Ratten im Tierversuch nachgewiesen werden. Eine alleinige Änderung der Magnetfeldstärke dürfte somit kein Kriterium für das Stattfinden eines neuroplastischen Umbauvorganges sein. Weitere Untersuchungen, insbesondere der normalen und pathologischen Entwicklung der kortikalen Repräsentationsfelder vom Kleinkind bis zum Erwachsenen, dürften in Zukunft Aufschluss über die neurokortikale Plastizität bei diesem Patientenkollektiv geben.

The study comprises two groups of patients, suffering from congenital spastic paralysis of their upper limb, who where examined before, directly after and 6 months of follow up after receiving a constraint induced movement therapy. One group (KL) exhibits cortical damage, the other (PL) subcortical, periventricular damage to the cerebral matter. Furthermore patients with cortical lesions (KL) were severely impaired by loss of somatosensory function, in contrast to the study group with periventricular lesions (PL). After two weeks of intensive physiotherapy and constraining the non impaired limb to a glove, causing the impaired hand to be used, study members were examined magnetoencephalographically by stimulating the fingers of the impaired and non impaired hand. This approach of physiotherapy is called constraint induced movement therapy. The aim of the study is to show a positive effect of constraint induced movement therapy on cortical neuroplasticity. Markers of neuroplasticity in this study are a supposed change in the cortical somatosensory field of the stimulated finger and the magnetoencephalographic field intensity, measured in femtotesla. The results of the study were quite unexpected and can only be explained by an animal model in rats showing a new kind of neuroplasticity in man. So long this could only be observed in an animal model. Further investigations in a larger population will show if this effect can be reproduced.