Frühe bilaterale, subkortikale, parieto-occipitale Läsionen und ihr Einfluss auf die motorische Entwicklung sowie die Wahrnehmung biologischer Bewegung am Beispiel der periventrikulären PVL bei ehemaligen Frühgeborenen

Abstract

Frühgeborene, die zwischen der 27. und 33. Schwangerschaftswoche geboren werden, haben ein erhöhtes Risiko für Gehirnläsionen, typischerweise einer periventriculären Leukomalazie (PVL). Diese führt je nach Grösse und Lokalisation zu unterschiedlichen neurologischen Symptomen (spatische Cerbralparese (CP), Störung der visuellen Wahrnehmung, psychomotorische Retardierung...). Aufgrund der typischen parieto-occipitalen Lokalisation ist es möglich bei diesen Kindern Fragestellungen zu frühen subkortikalen Läsionen und deren Einfluss auf die motorische (nähe zur Pyramidenbahn) und visuelle (Nähe zur primären und sekundären Sehrinde und zum dorsalen pathway) Entwicklung zu untersuchen.

Im Rahmen dieser Studie wurde zum einen die Frage untersucht, ob es einen Zusammenhang zwischen motorischer Funktion sowie Größe und Lokalisation der PVL im Bereich der Pyramidenbahn gibt. Dazu wurden insgesamt 32 Kinder zwischen 13 und 16 Jahren ,13 davon ehemalige Frühgeborene ( geboren in der 27-34 Schwangerschaftswoche (SSW) ) mit PVL, und 19 Kontrollen (10 ehemalige Frühgeborene ohne PVL (28-33 SSW) und neun Reifgeborene) ohne neurologische Auffälligkeiten, neurologisch und mit dem MRI untersucht. Bei der MRI Untersuchung wurde auf semicoronaren MRI-Rekonstruktionen entlang anatomischer Landmarken entsprechend der Somatotopie im präcentralen Gyrus und in der Capsula interna die Schwere der Schädigung der Pyramidenbahn durch die PVL bestimmt. Das Gesamtvolumen der weissen Substanz diente als Maß für die globale Schwere der PVL. Es fand sich eine starke Korrelation zwischen der Einschränkung der motorischen Funktion der vier Extremitäten und der Schädigung der Pyramidenbahn durch die PVL. Es fand sich keine Korrelation zwischen der motorischen Funktion und dem Volumen der weißen Substanz

Des weiteren wurde die Fragestellung untersucht ob ehemalige Frühgeborene mit periventrikulärer Leukomalazie in der Wahrnehmung maskierter biologischer Bewegung beeinträchtigt sind. Dazu wurde bei 28 Kindern ( 19 davon Frühgeboren, 11 von diesen mit PVL ) aus dem oben beschriebenen Kollektiv die Wahrnehmung biologischer Bewegung anhand eines simultanen Maskierungs- Paradigmas (entweder gehendes Männchen aus 11 sich bewegenden Lichtpunkten, maskiert von 44 sich ebenfalls bewegenden Punkten oder 55 sich bewegende Punkte ohne Männchen) untersucht, das für die Untersuchung der Gestalterfassung verwendet wird und an das Alter der Kinder angepasst wurde. Auf einer Konfidenzskala von 1-5 konnten die Kinder angeben wie sicher sie sich waren, dass das Männchen da war. Es fand sich ein signifikanter Unterschied bezüglich der richtigen und falschen Antworten zwischen den Frühgeborenen mit PVL und den Kontrollen. Es fand sich kein Unterschied zwischen den Frühgeborenen ohne PVL und den Reifgeborenen Kindern, so dass die Hirnläsion und nicht die Tastsache der Frühgeburtlichkeit als Ursache für die schlechtere Wahrnehmung maskierter biologischer Bewegung angenommen werden kann.

Die Ergebnisse beider Untersuchungen zeigen die große Bedeutung früher subkortikaler Läsionen sowohl für die Entwicklung spezifischer viuso-perzeptiver Fähigkeiten sowie motorischer Fähigkeiten wobei sich hier ein klarer Zusammenhang zwischen der motorischen Behinderung und der Größe und Lokalisation der Läsion finden ließ.

Preterm born children, especially very preterm born (gestational age < 34 weeks) have an increased risk for brain lesions, typically periventricular leukomalacia (PVL). Extent and topography of the lesion are supposed to determine clinical outcome, e.g. spastic cerebral palsy (CP), dysfunction of visuoperception or mental retardation. PVL in its typical form is located in the parieto-occipital white matter and in the centrum semiovale and, thus, offers a good model to investigate the influence of early subcortical lesions on motor (proximity to pyramidal tract) and visual development (proximity to primary and secondary visual cortex and dorsal visual pathway).

One aim of this study was to investigate whether there is a correlation between motor function and extent of the PVL within the pyramidal tract. Thirty-two children aged between 13 and 16 years, were examined neurologically and by magnet resonance imaging (MRI). Thirteen were former preterms (born between 27 and 34 weeks of gestation) with PVL and 19 control children without any neurological symptoms (10 of these were former preterms without PVL, and nine term born children). The severity of damage to the pyramidal tract was assessed on reconstructed semi-coronal planes on MRI following anatomical landmarks of somatotopic organization in the precentral gyrus and in the internal capsule. Global severity of PVL was assessed by a volumetric measure of the white matter. A strong correlation between the impairment of motor function of the four extremities and the pyramidal tract damage was found. There was no correlation between motor function and gobal white matter volume.

The second aim of this study was to investigate whether subcortical lesions in the parieto-ocipital domain affect visuoperception, more precisely whether former preterms with PVL have impaired biological motion perception. For this purpose, 28 children (19 preterm born children, 11 with PVL) of the above described group were tested with a simultaneous masking paradigm (either a walking person consisting of 11 moving light-dots, masked by 44 also moving dots or 55 moving dots without a person) which is used for the investigation of gestalt-perception and was adapted to the age of the children. On a confidence rating scale ranged from 1-5 the children had to judge whether a walker was present or not. A significant difference between correct and wrong answers was found between preterms with PVL and controls, the former having less good results. There was no difference between preterms without PVL and term born children, so that it can be assumed that not preterm birth in general but the specific brain lesion is the reason for an impairment in biological motion perception.

The results of both investigations show that early bilateral subcortical lesions dependent on their topography can effect specific visuo-perceptive abilities and also neurological functions, and that the extent of such lesions in the domain of the pyramidal tract correlates strongly with the motor impairment. These findings are important for the discussion of early brain plasticity as they indicate limits in the compensatory potential of the young brain.