Entwicklung besserer Reha-Programme für Schlaganfallpatienten

Der einfache Akt der Aufnahme einer Bleistift erfordert die Koordinierung der Dutzende von Muskeln : Die Augen und Kopf muss auf das Objekt zu drehen, da die Hand greift nach vorne und die Finger fassen . Um diese Aufgabe besser handhabbar zu machen, hat das Gehirn die motorischen Kortex ein System von Verknüpfungen implementiert. Statt Steuern jeder Muskel unabhängig wird der Cortex angenommen, dass die Muskeln in Gruppen , bekannt als activate " Muskel Synergien. " Diese Synergien können in unterschiedlicher Weise auf eine Vielzahl von Bewegungen zu erreichen kombiniert werden.

Eine neue Studie von MIT, Harvard Medical School und dem Krankenhaus San Camillo in Venedig , nachdem eine feststellt, dass Schlaganfall Diese Muskel Synergien in veränderter Weise aktiviert. Weiterhin sind solche Störungen folgen spezifische Muster in Abhängigkeit von der Schwere des Schlaganfalls und der Menge an Zeit, die seit dem Hub durchlaufen hat .

Die Ergebnisse, die in dieser Woche veröffentlicht in der Proceedings of the National Academy of SciencesKönnte zu einer verbesserten Rehabilitation von Schlaganfallpatienten sowie ein besseres Verständnis dafür, wie die motorischen Kortex koordiniert Bewegungen führen , sagt Emilio Bizzi , ein Institut Professor am MIT und leitende Autor des Papiers.

" Die Rinde ist für motorisches Lernen und zur Steuerung der Bewegung verantwortlich sind, so dass wir zu verstehen, was dort vor sich geht wollen", sagt Bizzi , der Mitglied des McGovern Institut für Hirnforschung am MIT ist . " Wie wirkt sich die Rinde zu übersetzen eine Idee in eine Reihe von Befehlen zu bewegen, um eine Aufgabe zu erledigen ? "

koordinierte Steuerung

Ein Weg , um Motor kortikalen Funktionen zu erkunden, ist zu untersuchen, wie Bewegungsmuster werden bei Schlaganfallpatienten , die Schäden an den motorischen Arealen erlitten gestört.

Im Jahr 2009 Bizzi und seine Kollegen erste Muskel Synergien in den Armen von Menschen mit leichter Schlaganfälle durch Messung der elektrischen Aktivität in jedem Muskel als die Patienten bewegt gelitten hatte identifiziert. Dann wird durch die Verwendung eines speziell entwickelten Faktorisierungsalgorithmus identifizierten die Forscher charakteristische Muskel Synergien sowohl in der Schlaganfall - betroffenen und nicht betroffenen Arm.

" Um zu steuern , exakt jeden Muskel für die Aufgabe benötigt würde sehr schwierig sein . Wir haben bewiesen , dass das zentrale Nervensystem, wenn es programmiert die Bewegung macht es die Verwendung dieser Module " Bizzi sagt . "Statt die Aktivierung gleichzeitig 50 Muskeln für eine einzige Aktion , werden Sie einige Synergien zu kombinieren, um dieses Ziel zu erreichen . "

In der Studie 2009 und erneut in der neuen Papier zeigten die Forscher, dass die Synergien in den betroffenen Arme der Patienten, die leichte Schlaganfälle in der Hirnrinde erlitten sind sehr ähnlich zu denen in ihrem unberührt Armen gesehen , obwohl die Muskelaktivierungsmustersind unterschiedlich. Dies zeigt, dass Muskel Synergien innerhalb des Rückenmarks strukturiert , und das kortikale Schlaganfall verändert die Fähigkeit des Gehirns , diese Synergien in den entsprechenden Kombinationen zu aktivieren.

Allerdings ist die neue Studie fand eine ganz andere Muster bei Patienten, die schwerer Schlaganfälle erlitten . Bei den Patienten , Synergien in den betroffenen Arm zusammengeführt , um eine kleinere Anzahl größerer Synergien zu bilden. Und in einer dritten Gruppe von Patienten , die ihre Schlaganfall viele Jahre zuvor erlitten hatte , die Muskel Synergien des betroffenen Armes aufgeteilt in Stücke von Synergien in der nicht betroffenen Arm gesehen .

Dieses Phänomen, das als Fraktionierung bekannt ist, nicht wieder her , die Synergien zu dem, was sie wie vor dem Schlaganfall ausgesehen haben . "Diese Fraktionierungen zu sein scheinen etwas ganz Neues ", sagt Vincent Cheung, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut McGovern und Hauptautor der neuen PNAS Papier. " Die Vermutung wäre, dass diese Fragmente ein Weg sein könnte , die das Nervensystem versucht, auf die Verletzung anpassen zu können, aber wir weitere Studien zu tun, um zu bestätigen, dass zu haben."

Gegen bessere Rehabilitation

Die Forscher glauben , dass diese Muster von Synergien , die sowohl von der Schwere des Haushalts und die Zeit seit dem Schlaganfall aufgetreten bestimmt sind , könnte als Marker vollständiger zu beschreiben beeinträchtigten Status einzelnen Patienten verwendet werden. " In einigen der Patienten , sehen wir eine Mischung aus diesen Mustern. So können schwere, aber chronische Patienten , zum Beispiel, die sowohl Verschmelzung und Fraktionierung zu zeigen ", sagt Cheung .

Die Ergebnisse könnten auch dazu beitragen, Ärzte entwerfen bessere Rehabilitationsprogramme . Das MIT-Team arbeitet nun mit mehreren Krankenhäusern zu neuen therapeutischen Protokollen auf Basis der entdeckten Marker etablieren.

Über 700.000 Menschen leiden Striche in den Vereinigten Staaten jedes Jahr, und viele verschiedene Rehabilitationsprogramme existieren, um sie zu behandeln. Die Wahl eines ist derzeit eher eine Kunst als eine Wissenschaft , sagt Bizzi . "Es gibt eine große Notwendigkeit, die derzeitigen Verfahren für die Rehabilitation , indem die Grundsätze der modernsten Hirnforschung abgeleitete schärfen ", sagt er . "Es ist sehr wahrscheinlich, dass unterschiedliche Strategien der Rehabilitation muss bei Patienten, die eine Art der Markierung gegenüber einem anderen angewendet werden. "