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Strokes Mix Up Gehirn und Muskelkoordination

Zahlreiche Muskeln sind beteiligt und nutzen die Koordination, um einfache Aktionen wie das Aufnehmen eines Stiftes auszuführen. Zum Beispiel müssen die Augen und der Kopf sich dem Objekt zuwenden, die Hand muss zum Stift reichen und die Finger müssen es aufnehmen.
Diese komplexe Koordination der Muskeln wird als eine Reihe von Abkürzungen im motorischen Kortex des Gehirns verwaltet, um diese Aktionen besser handhabbar zu machen. Anstatt jeden einzelnen Muskel einzeln zu kontrollieren, glauben die Forscher, dass der Kortex diese Muskeln in Gruppen aktiviert, die "Muskel-Synergien" genannt werden, und dass verschiedene Kombinationen dieser Synergien existieren, um eine breite Palette von Bewegungen zu ermöglichen.
Laut einer neuen MIT-Studie in Zusammenarbeit mit der Harvard Medical School und dem San Camillo Hospital in Venedig, die in der aktuellen Ausgabe von Proceedings der Nationalen Akademie der WissenschaftenDiese Muskelsynergien werden nach einem Schlaganfall auf unterschiedliche Weise aktiviert, und diese Unterbrechungen folgen bestimmten Mustern, die von der Schwere des Schlaganfalls und der verstrichenen Zeit nach dem Schlaganfall abhängen. Der Hauptautor der Studie, Emilio Bizzi, Professor am MIT, sagt, dass die Ergebnisse zu einer verbesserten Rehabilitation für Schlaganfallpatienten führen könnten und auch einen besseren Einblick in die Koordination motorischer Kortexbewegungen bieten.
Bizzi, der Mitglied des McGovern Institute for Brain Research am MIT ist, sagt:

"Der Kortex ist verantwortlich für das motorische Lernen und für die Bewegungskontrolle, also wollen wir verstehen, was dort vor sich geht. Wie übersetzt der Kortex eine Idee, um sich in eine Reihe von Befehlen zu bewegen, um eine Aufgabe zu erfüllen?"

Eine gute Möglichkeit, motorische Kortexfunktionen zu untersuchen, besteht darin, zu untersuchen, wie diese motorischen Muster bei Schlaganfallpatienten mit geschädigten motorischen Bereichen gestört sind. Bizzi und sein Team entdeckten 2009 zum ersten Mal Muskelsynergien in den Armen leichter Schlaganfallpatienten, wenn sie die elektrische Aktivität in jedem Muskel während der Bewegung der Patienten messen. Das Team verwendete einen speziell entwickelten Faktorisierungsalgorithmus, um charakteristische Muskelsynergien in den betroffenen und nicht betroffenen Armen der Schlaganfallopfer zu identifizieren.
Bizzi erklärt:
"Um genau zu kontrollieren, wäre jeder Muskel, der für die Aufgabe benötigt wird, sehr schwer. Was wir bewiesen haben ist, dass das zentrale Nervensystem, wenn es die Bewegung programmiert, diese Module nutzt. Anstatt 50 Muskeln gleichzeitig zu aktivieren , werden Sie einige Synergien kombinieren, um dieses Ziel zu erreichen. "

In beiden Studien, dem 2009 und dem neuen, zeigte das Team, dass die Synergien in den betroffenen Armen von Patienten mit leichtem Schlaganfall im Kortex trotz unterschiedlicher Muster der Muskelaktivierung denen in den nicht betroffenen Armen sehr ähnlich sind. Dies beweist, dass Muskelsynergien innerhalb des Rückenmarks strukturiert sind und dass der kortikale Schlag die Fähigkeit des Gehirns, diese Synergien in den entsprechenden Kombinationen zu aktivieren, verändert.

Die neue Studie entdeckte auch ein ganz anderes Muster bei denjenigen, die schwerere Schlaganfälle erlitten. Sie fanden heraus, dass die Synergien in dem betroffenen Arm zu einer geringeren Anzahl größerer Synergien zusammenflossen, während in einer dritten Gruppe von Schlaganfallopfern, deren Schlaganfall viele Jahre zuvor aufgetreten war, die Muskelsynergien des betroffenen Arms in Fragmente der in der nicht betroffene Arm, ein Phänomen, das als Fraktionierung bekannt ist.
Fraktionierung stellt nicht die Synergien wieder her, zu denen sie vor dem Schlaganfall ausgesehen hätten, und führender Autor Vincent Cheung, ein Wissenschaftler am McGovern-Institut, bemerkt: "Diese Fraktionierungen scheinen etwas völlig Neues zu sein. Die Vermutung wäre, dass diese Fragmente könnten eine Art sein, dass das Nervensystem versucht, sich an die Verletzung anzupassen, aber wir müssen weitere Studien durchführen, um das zu bestätigen. "
Das Team stellt die Hypothese auf, dass diese Muster von Synergien, die sowohl von der Schwere des Defizits als auch von der Zeit nach dem Schlaganfall abhängen, als Marker verwendet werden könnten, um eine detailliertere Beschreibung des individuellen Status eines Patienten zu erhalten. Cheung sagt: "Bei einigen der Patienten sehen wir eine Mischung dieser Muster. So können Sie zum Beispiel schwere, aber chronische Patienten haben, die sowohl eine Verschmelzung als auch eine Fraktionierung zeigen." Die Entdeckung könnte auch helfen, gezieltere Rehabilitationsprogramme zu entwerfen. Basierend auf diesen Markern arbeitet das MIT-Team derzeit mit mehreren Krankenhäusern zusammen, um neue therapeutische Protokolle zu entwickeln.
In den USA werden jedes Jahr rund 700.000 Menschen Opfer von Schlaganfällen, und obwohl es viele verschiedene Rehabilitationsprogramme gibt, ist Bizzis Entscheidung, die beste Methode für ein Individuum zu wählen, eher eine Kunst als eine medizinische Wissenschaft.
Er schließt:
"Es besteht ein großer Bedarf, die derzeitigen Rehabilitationsverfahren zu schärfen, indem man sich den Prinzipien der fortgeschrittensten Hirnforschung zuwendet. Es ist sehr wahrscheinlich, dass bei Patienten, die einen bestimmten Marker-Typ haben, unterschiedliche Strategien der Rehabilitation angewandt werden müssen . "

Geschrieben von Petra Rattue

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