Kortiko-spinale Reorganisation bei kongenitaler Hemiparese: Einfluss der Größe der Pyramidenbahnläsion bei periventrikulären Läsionen - eine Studie mit TMS und MRT

Abstract

Einleitung: Die neuronale Reorganisation nach frühen Hirnläsionen wird wesentlich durch die Faktoren Entstehungszeitpunkt, Lokalisation und Ausmaß der Läsion bestimmt. In der vorliegenden Arbeit wurde am Beispiel der Handmotorik die kortiko-spinale Reorganisation abhängig von der Läsionsgröße untersucht. Im Gegensatz zu den bisherigen Studien wurde hierzu ein Patientenkollektiv mit Läsionen einheitlicher Lokalisation und einheitlichen Entstehungszeitraums gewählt, nämlich Patienten mit kongenitaler Hemiparese aufgrund unilateraler periventrikulärer Läsionen (Entstehungszeitraum: 24.-36. Schwangerschaftswoche).

Methode: Mittels TMS (Transkranielle Magnetstimulation) wurden neun Patienten (Alter: 16-23 Jahre) und acht gesunde Probanden (Alter: 19-33 Jahre) unter Verwendung einer Schmetterlingsspule mit fokaler Einzelpulstechnik über beiden Hemisphären stimuliert. Gleichzeitig wurden beidseits an den Unterarm-Extensoren die mittels TMS hervorgerufenen motorisch evozierten Potentiale (MEP) abgeleitet und deren Latenz gemessen.

Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass die TMS-Ergebnisse sowohl mit der in einer Vorstudie (Staudt et al., Neuropediatrics 2000) kernspintomografisch ermittelten Ausdehnung der strukturellen Schädigung handmotorischer Pyramidenbahnfasern als auch mit dem Grad der motorischen Beeinträchtigung korrelieren: Bei TMS der geschädigten Hemisphäre konnten kontralaterale MEPs der paretischen Hand nur bei geringer und mäßig schwerer struktureller Schädigung ausgelöst werden. Bei mäßig schwerer und ausgeprägter Schädigung waren dagegen abnorme ipsi-laterale MEPs der paretischen Hand bei Stimulation der intakten Hemisphäre nachweisbar. Dabei unterschieden sich Latenzen und Stimulationsorte der ipsilateralen MEPs der paretischen Hand nicht wesentlich von denen der kontralateralen MEPs der nicht-paretischen Hand.

Schlussfolgerung: Die Reorganisation des kortiko-spinalen Systems korreliert mit dem Ausmaß der Schädigung pyramidaler Nervenfasern im periventrikulären Marklager: Bei Patienten mit großen, den kortiko-spinalen Trakt unterbrechenden Läsionen übernimmt die kontraläsionelle Hemisphäre via abnormer ipsilateraler Projektionen die Kontrolle über die paretische Hand. Diese Patienten verfügen über eine brauchbare aktive Greiffunktion, allerdings bleibt die Handfunktion dieser Patienten deutlich eingeschränkt. Patienten mit kleinen Läsionen verfügen hingegen über intakte kontralaterale Projektionen der geschädigten Hemisphäre zur paretischen Hand. Dementsprechend ist die betroffene Hand motorisch kaum eingeschränkt.

Introduction: Neuronal reorganization after early brain lesions depends on timing, location and extent of the lesion. The aim of this study was to search for a possible correlation between cortico-spinal reorganization and the extent of the pyramidal tract lesion. Representatively, the motor system of the hand was examined. In contrast to existing studies, our patients had lesions of similar timing and location. All suffered from congenital hemiparesis due to unilateral periventricular lesions (arising between the 24th and 36th weeks of gestation). Methods: Nine patients (age range, 16-23 years) and eight age-matched controls were stimulated with focal single-pulse transcranial magnetic stimulation (TMS) over both hemispheres using a figure-eight-coil. Motor-evoked potentials (MEP) of forearm-extensor-muscles were recorded bilaterally, and their latencies were measured. Results: We could demonstrate that the TMS results correlate with the extent of the structural lesion to hand motor projections of the pyramidal tract (as assessed by MRI in Staudt et al., Neuropediatrics 2000) as well as with the severity of hand motor impairment: Only in patients with small or medium-sized lesions, contralateral MEPs could be elicited by TMS of the affected hemisphere. In patients with medium-sized or large lesions, abnormal ipsilateral MEPs were recorded after TMS of the contra-lesional hemisphere. Stimulation points and latencies of these ipsilateral MEPs of the paretic hand did not systematically differ from that of the contralateral MEPs of the non-paretic hand. Conclusion: Reorganization of the cortico-spinal system correlates with the extent of the structural lesion of pyramidal tract fibres in the periventricular white matter. In patients with large lesions disrupting the pyramidal tract, the contralesional hemisphere takes over control of the paretic hand by abnormal ipsilateral projections. Those patients can actively grip, but the hand function is clearly impaired. Patients with small lesions still have intact contralateral projections from the affected hemisphere to the paretic hand. Accordingly, the motor function of the paretic hand is only mildly reduced.