Prädiktion früher motorischer Erholung nach Schlaganfall durch fMRT-Aktivität und Ruhekonnektivität

Einleitung:

Die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) eignet sich zur in-vivo Darstellung kortikaler Reorganisationsprozesse nach Schlagfall [1]. Neben der Darstellung von aufgabenabhängiger neuronaler BOLD-Aktivierung, hat die Analyse von funktioneller Konnektivität im aufgabenunabhängigen Ruhezustand („Resting-State“) an Bedeutung gewonnen [2]. Unser Ziel war es nun, die frühe Phase motorischer Erholung mit beiden Methoden vergleichend zu untersuchen und so unser Verständnis kortikaler Erholungsvorgänge nach ischämischem Insult zu erweitern.

Material/Methode:

Patienten mit ischämischen Läsionen im Stromgebiet der A. cerebri media und hemiparetischer Symptomatik wurden zu 2 Zeitpunkten (5 – 7 d und 12 – 14 d post insultum) mittels fMRT und motorischer Tests untersucht. Neben einer motorischen Aufgabe (Faustschlussbewegungen) wurde eine Ruhemessung im fMRT („Resting-State“) durchgeführt. Für diese wurde die funktionelle Konnektivität zwischen betroffenem primär motorischen Kortex (M1) und dem gesamten Gehirn berechnet. Analog wurde eine Gruppe gesunder älterer Probanden untersucht.

Ergebnisse:

Die Schlaganfallpatienten zeigten im Vergleich zu gesunden Probanden eine ausgedehnte Überaktivierung sowohl in der betroffenen als auch in der kontraläsionellen Hemisphäre, die vom ersten zum zweiten Messzeitpunkt zunahm. Dabei korrelierte die ipsiläsionelle Überaktivität zum ersten Messzeitpunkt mit schlechterer motorischer Leistungsfähigkeit. Dagegen prädizierte eine starke initiale kontraläsionelle M1-Aktivität eine bessere frühe motorische Erholung. Die Analyse der Konnektivitätsstärken des betroffenen M1 im Ruhezustand zeigte im Vergleich zu den Kontrollen eine stärkere Kopplung mit ipsiläsionellen prämotorischen und somatosensorischen Arealen. Dagegen war die Aktivitätskohärenz innerhalb der M1 Handrepräsentation im Vergleich zu gesunden Kontrollen verringert, insbesondere bei schwerer betroffenen Patienten. Eine höhere M1 Konnektivität mit prämotorischen Arealen zum ersten Messzeitpunkt ging mit einer stärkeren Besserung motorischer Funktionen einher.

Diskussion:

Unsere Ergebnisse bezüglich der kortikalen BOLD-Aktivierung bei Bewegung der betroffenen Hand sind im Einklang mit früheren Arbeiten [3] und deuten insbesondere einen positiven Einfluss des kontraläsionellen M1 während der frühen Phase der Erholung an. Bezüglich der funktionellen Resting-State Konnektivität scheinen vor allem die Interaktion mit prämotorischen und somatosensorischen Arealen, sowie die Ausprägung der Verbindung innerhalb von M1 eine Rolle zu spielen. Damit zeigen beide Methoden verschiedene Merkmale kortikaler Reorganisation, wobei der Zusammenhang zu motorischer Performanz im aufgabenabhängigen BOLD-Signal stärker ausgeprägt zu sein scheint.

Literatur:

[1] Grefkes C & Fink GR (2011) Brain. 134, 1264 – 1276

[2] Rehme AK & Grefkes C (2012) J Physiol. DOI 10.1113

[3] Rehme AK et al. (2011). Cereb Cortex 21, 756 – 768