Выпуск 1-20, 2020
Анатомо-функциональные особенности кортикоспинальных трактов и их роль в восстановлении двигательных функций после повреждений головного мозга
1 Белова А.Н., 1 Григорьева В.Н., 1 Сушин В.О., 2 Белова Е.М., 1 Исраелян Ю.А., 1 Шейко Г.Е.
1 Приволжский исследовательский медицинский университет Минздрава России, Нижний Новгород, Россия
2 Городская клиническая больница №3, Нижний Новгород, Россия
РЕЗЮМЕ
Разработка индивидуальных программ реабилитации пациентов с центральными двигательными расстройствами требует знания структурно-функциональных особенностей кортикоспинальных трактов (КСТ) и механизмов нейропластичности при их повреждении. В обзоре рассматриваются современные методы исследования КСТ, варианты топографической анатомии и функциональное значение пучков КСТ. Обсуждаются возможные механизмы восстановления двигательных функций при нарушении структурной целостности КСТ и пути активизации этих механизмов в реабилитационной практике.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: кортикоспинальный тракт, нейропластичность, реабилитация, мотонейрон, транскраниальная магнитная стимуляция, диффузионно-тензорная томография.
Список литературы:
- Jang S.H. The corticospinal tract from the viewpoint of brain Rehabilitation.//J Rehabil Med.– 2014 – № 46 (3) – p.193–199. doi: 10.2340/16501977–1782.
- Jang S.H., Chang C.H., Jung Y.J., Seo Y. S. Recovery of an injured corticospinal tract via an unusual pathway in a stroke patient//Medicine (Baltimore).– 2019 – № 98 (7) – e14307. doi: 10.1097/MD.0000000000014307.
- Cho H.M., Choi B.Y., Chang C.H., Kim S.H., Lee J., Chang M.C., Son S.M., Jang S.H. The clinical characteristics of motor function in chronic hemiparetic stroke patients with complete corticospinal tract injury.//Neurorehabilitation. – 2012 – № 31 (2) – p. 207–213. doi: 10.3233/NRE-2012–0790.
- Иванова Г. Е., Белкин А.А., Беляев А.Ф., Бодрова Р.А., Буйлова Т.В., Мельникова Е.В., Мишина И. Е., Прокопенко С.В., Сарана А.М., Стаховская Л.В., Суворов А.Ю., Шамалов Н.А., Шмонин А.А., Хасанова Д.Р., Цыкунов М.Б. О подготовке кадров в области медицинской реабилитации. Врач по физической и реабилитационной медицине.//Вестник восстановительной медицины. – 2017 – № 2 (78) – стр. 4–5.
- Бородулина И.В., Бадалов Н. Г., Мухина А.А., Гуща А.О. Оценка эффективности комплексного лечения с применением ритмической транскраниальной магнитной стимуляции и общих гидрогальванических ванн у пациентов с пояснично-крестцовой радикулопатией.//Вестник восстановительной медицины. – 2019 – № 1 (89) – стр. 33–41.
- Nijland R.H., van Wegen E. E., Harmeling-van der Wel B.C., Kwakkel G., EPOS Investigators. Presence of finger extension and shoulder abduction within 72 hours after stroke predicts functional recovery: early prediction of functional outcome after stroke: the epos cohort study.//Stroke.– 2010 – № 41 (4) – p. 745–50. doi: 10.1161/STROKEAHA.109.572065.
- Kim Y.H., Jang S.H., Byun W.M., Han B. S., Lee K.H., Ahn S.H. Ipsilateral motor pathway confirmed by combined brain mapping of a patient with hemiparetic stroke: a case report.//Arch Phys Med Rehabil.– 2004 – № 85 (8) – p. 1351–1353. doi: 10.1016/j.apmr.2003.08.102.
- Bawa P., Hamm J.D., Dhillon P., Gross P.A. Bilateral responses of upper limb muscles to transcranial magnetic stimulation in human subjects.//Exp Brain Res. – 2004 – № 158 (3) – p. 385–90. doi: 10.1007/s00221–004–2031-x.
- Mori S., Tournier, J.D. Introduction to Diffusion Tensor Imaging and Higher Order Models.//Oxford, UK.: Academic Press; – 2013 – p. 126.
- Nucifora P.G., Verma R., Lee S.K., Melhem E.R. Diffusion-tensor MR imaging and tractography: exploring brain microstructure and connectivity.//Radiology. – 2007 – № 245 (2) – p. 367–384.
- Hong J.H., Jang S.H. Aberrant pyramidal tract in a patient with corona radiata infarct a diffusion tensor tractography study.//Neural Regen Res.– 2011 – № 6 – p. 1027–1030
- Kwon H.G., Lee D.G., Son S.M., Byun W.M., Hong C.P., Lee D.H., Kim S., Jang S.H. Identification of the anterior corticospinal tract in the human brain using diffusion tensor imaging.//Neurosci Lett. – 2011 – № 505 (3) – p. 238–241. doi: 10.1016/j.neulet.2011.10.020.
- Lindenberg R., Zhu L. L., Ruber T, Schlaug G. Predicting functional motor potential in chronic stroke patients using diffusion tensor imaging.//Hum. Brain Mapp.– 2012 – № 33 (5) – p. 1040–1051. doi: 10.1002/hbm.21266.
- Song F., Zhang F., Yin D.Z., Hu Y. S., Fan M.X., Ni H.H., Nan X. L., Cui X., Zhou C.X., Huang C. S., Zhao Q., Ma L.H., Xu Y.M., Xia Q.J. Diffusion tensor imaging for predicting hand motor outcome in chronic stroke patients.//J. Int. Med. Res.– 2012 – № 40 – p. 126–133. doi: 10.1177/147323001204000113.
- Yin D., Yan X., Fan M., Hu Y., Men W., Sun L., Song F. Secondary degeneration detected by combining voxel-based morphometry and tract-based spatial statistics in subcortical strokes with different outcomes in hand function.//AJNR Am.J. Neuroradiol. – 2013 – № 34 (7) – p. 1341–1347. doi: 10.3174/ajnr.A3410.
- Yamada K., Sakai K., Akazawa K., Yuen S., Nishimura T. MR tractography: a review of its clinical applications.//Magn Reson Med Sci. – 2009 – № 8 – p. 165–74. doi: 10.2463/mrms.8.165.
- Heeger D.J., Ress.D. What does fMRI tell us about neuronal activity?//Nature Rev. Neurosci.– 2002 – № 3 (2) – p. 142–151. doi: 10.1038/nrn730.
- Terakawa H., Abe K., Nakamura M., Okazaki T., Obashi J., Yanagihara T. Ipsilateral hemiparesis after putaminal hemorrhage due to uncrossed pyramidal tract.//Neurology.– 2000 – № 54 (9) – p. 1801–1805. doi: 10.1212/wnl.54.9.1801.
- Hong J.H., Son S.M., Byun W.M., Jang H.W., Ahn S.H., Jang S.H. Aberrant pyramidal tract in medial lemniscus of brainstem in the human brain.//Neuroreport.– 2009 – № 20 (7) – p. 695–697. doi: 10.1097/wnr.0b013e32832a5c86.
- Carpenter M.B., Sutin J. Human Neuroanatomy.//8th ed. Baltimore, MD: Williams & Wilkins; – 1983 – № 6 (6) – p. 285. doi:10.1002/mus.880060612.
- Lohia A., McKenzie J. Neuroanatomy, Pyramidal Tract Lesions.//StatPearls Publishing; Treasure Island (FL): – 2019.
- Gould D.//BRS Neuroanatomy, 6th ed. Wolters Kluwer; – 2020 – p.372.
- Seo J.P., Jang S.H. Different characteristics of the corticospinal tract according to the cerebral origin: DTI study.//AJNR Am J Neuroradio.– 2013 – № 34 (7) – p. 1359–1363. doi: 10.3174/ajnr.A3389.
- Martin J.H. The corticospinal system: from development to motor control.//Neuroscientist. – 2005 – № 11 (2) – p. 161–173.
- Jankowska E., Edgley S. How can corticospinal tract neurons contribute to ipsilateral movements? A question with implications for recovery of motor functions.//Neuroscientist.– 2006 – № 12 (1) – p.67–79. doi: 10.1177/1073858405283392.
- Gasser T., Rousson V., Caflisch J., Jenni O.G. Development of motor speed and associated movements from 5 to 18 years.//Dev Med Child Neurol.– 2010 – № 52 – p. 256–263. doi: 10.1111/j.1469–8749.2009.03391.x.
- Eyre J.A. Corticospinal tract development and its plasticity after perinatal injury.//Neurosci Biobehav Rev. – 2007 – № 31 (8) – p. 1136–1149. doi: 10.1016/j.neubiorev.2007.05.011.
- Müller K., Kass-Iliyya F., Reitz M. Ontogeny of ipsilateral corticospinal projections: a developmental study with transcranial magnetic stimulation.//Ann Neurol. – 1997 – № 42 (5) – p.705–711. doi: 10.1002/ana.410420506.
- Koerte I., Heinen F., Fuchs T., Laubender R.P., Pomschar A., Stahl R., Berweck S., Winkler P., Hufschmidt A., Reiser M. F., Ertl-Wagner B. Anisotropy of callosal motor fibers in combination with transcranial magnetic stimulation in the course of motor development.//Invest Radiol. – 2009 – № 44 – p. 279–284. doi: 10.1097/RLI.0b013e31819e9362.
- Yamashita M., Yamamoto T. Aberrant pyramidal tract in the medial lemniscus of the human brainstem: normal distribution and pathological changes.//Eur Neurol. – 2001 – № 45 (2) – p. 75–82. doi: 10.1159/000052099.
- Kwon H.G., Son S.M., Chang M.C., Kim S., Kwon Y.H., Jang S.H. Characteristics of the aberrant pyramidal tract in comparison with the pyramidal tract in the human brain.//BMC Neurosci.– 2011 – № 12 – p. 108. doi: 10.1186/1471–2202–12–108.
- Jang S.H. Aberrant pyramidal tract in the medial lemniscus of the brainstem in a patient with a pontine infarct: diffusion tensor tractography study.//J Neurol Neurosurg Psychiatry.– 2009 – № 80 (2) – p. 243–244. doi: 10.1136/jnnp.2008.146571.
- Cauraugh J.H., Summers J.J. Neural plasticity and bilateral movements: a rehabilitation approach for chronic stroke.//Prog Neurobiol. – 2005 – № 75 (5) – p. 309–20. doi: 10.1016/j.pneurobio.2005.04.001.
- Carrasco-Moro R., Castro-Dufourny I., Martínez-San Millán J. S., Cabañes-Martínez L., Pascual J.M. Ipsilateral hemiparesis: the forgotten history of this paradoxical neurological sign.//Neurosurg Focus.– 2019 – № 47 (3) – E7. doi: 10.3171/2019.6.FOCUS19337.
- Schaechter J.D., Fricker Z.P., Perdue K. L., Helmer K.G., Vangel M.G., Greve D.N., Makris N. Microstructural status of ipsilesional and contralesional corticospinal tract correlates with motor skill in chronic stroke patients.//Hum Brain Mapp.– 2009 – № 30 (11) – p. 3461–3474. doi: 10.1002/hbm.20770.
- Puig J., Blasco G., Daunis-I.-Estadella J., Thomalla G, Castellanos M, Figueras J, Remollo S, van Eendenburg C, Sánchez-González J, Serena J, Pedraza S. Decreased corticospinal tract fractional anisotropy predicts long-term motor outcome after stroke.//Stroke.– 2013 – № 44 (7) – p. 2016–2018. doi: 10.1161/STROKEAHA.111.000382.
- Kim E.H., Lee J., Jang S.H. Motor outcome prediction using diffusion tensor tractography of the corticospinal tract in large middle cerebral artery territory infarct.//NeuroRehabilitation.– 2013 – № 32 (3) – p. 583–590. doi: 10.3233/NRE-130880.
- Lin D.J., Cloutier A.M., Erler K. S., Cassidy J.M., Snider S.B., Ranford J., Parlman K., Giatsidis F., Burke J. F., Schwamm L.H., Finklestein S.P., Hochberg L.R., Cramer S.C. Corticospinal Tract Injury Estimated From Acute Stroke Imaging Predicts Upper Extremity Motor Recovery After Stroke.//Stroke.– 2019 – № 50 (12) – p. 3569–3577. doi: 10.1161/STROKEAHA.119.025898.
- Jayaram G., Stagg C.J., Esser P., Kischka U., Stinear J., Johansen-Berg H. Relationships between functional and structural corticospinal tract integrity and walking post stroke.//Clin. Neurophysiol. – 2012 – № 123 (12) – p. 2422–2428. doi: 10.1016/j.clinph.2012.04.026.
- Serradj N., Agger S. F., Hollis E.R. Corticospinal circuit plasticity in motor rehabilitation from spinal cord injury.//Neurosci Lett. – 2017 – № 652 – p. 94–104. doi: 10.1016/j.neulet.2016.12.003.
- Brown A.R., Martinez M. From cortex to cord: motor circuit plasticity after spinal cord injury.//Neural Regen Res.– 2019 – № 14 (12) – p. 2054–2062. doi: 10.4103/1673–5374.262572.
- Kwon H.G., Jang S.H. Significance of rehabilitative management during the critical period for motor recovery in intracerebral hemorrhage: a case report.//J Rehabil Med.– 2012 – № 44 (3) – p. 280–284. doi: 10.2340/16501977–0931.
- Rong D., Zhang M., Ma Q., Lu J., Li K. Corticospinal tract change during motor recovery in patients with medulla infarct: a diffusion tensor imaging study.//Biomed Res Int. doi: 10.1155/2014/524096.
- Yeo S. S., Jang S.H. A change in injured corticospinal tract originating from the premotor cortex to the primary motor cortex in a patient with intracerebral hemorrhage.//Neural Regen Res. – 2012 – № 7 (12) – p. 939–942. doi: 10.3969/j.issn.1673–5374.2012.12.010.
- Jang S.H., Kwon H.G. Deterioration of pre-existing hemiparesis due to injury of the ipsilateral anterior corticospinal tract.//BMC Neurol. – 2013 – № 13 – p. 53. doi: 10.1186/1471–2377–13–53.
- Маркдорф С.А., Василькив Л.М., Петровский Е.Д., Предтеченская Е.В., Савелов А.А., Станкевич Ю.А., Тулупов А.А., Штарк М.Б. Функциональная МРТ в оценке эффективности хирургической реперфузии при ишемическом инсульте.//Вестник восстановительной медицины.– 2017 – № 2 (78) – p. 27–35.
- Etoh S., Noma T., Matsumoto S., Kamishita T., Shimodozono M., Ogata A., Kawahira K. Stroke Patient with Mirror Movement of the Affected Hand Due to an Ipsilateral Motor Pathway Confirmed by Transcranial Magnetic Stimulation: A Case Report.//Int J Neurosci. – 2010 – № 120 (3) – p. 231–235. doi: 10.3109/00207450903404229.
- Bestmann S., Swayne O., Blankenburg F., Ruff C.C., Teo J., Weiskopf N., Jon Driver, Rothwell J.C., Ward N. S. The role of contralesional dorsal premotor cortex after stroke as studied with concurrent TMS-fMRI.//J. Neurosci. – 2010 – № 30 (36) – p. 11926–11937. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5642–09.2010.
- Caramia M.D., Palmieri M.G., Giacomini P., Iani C., Dally L., Silvestrini M. Ipsilateral activation of the unaffected motor cortex in patients with hemiparetic stroke.//Clin Neurophysiol.– 2000 – № 111 (11) – p. 1990–1996. doi: 10.1016/s1388–2457 (00)00430–2.
- Staudt M., Grodd W., Gerloff C., Erb M., Stitz J., Krageloh-Mann I. Two types of ipsilateral reorganization in congenital hemiparesis: a TMS and fMRI study.//Brain.– 2002 – № 125 – p. 2222–2237. doi: 10.1093/brain/awf227.
- Papale A. E., Hooks B.M. Circuit changes in motor cortex during motor skill learning.//Neuroscience. – 2018 – № 368 – p. 283–297. doi:10.1016/j.neuroscience.2017.09.010.
- Kim Y.H., You S.H., Ko M.H., Park J.W., Lee K.H., Jang S.H., Yoo W.K., Hallett M. Repetitive transcranial magnetic stimulation-induced corticomotor excitability and associated motor skill acquisition in chronic stroke.//Stroke.– 2006 – № 37 – p. 1471–1476. doi: 10.1161/01.STR.0000221233.55497.51.
- Ruber T., Schlaug G., Lindenberg R. Compensatory role of the corticorubrospinal tract in motor recovery after stroke.//Neurology.– 2012 – № 79 (6) – p. 515–522. doi: 10.1212/WNL.0b013e31826356e8.
- Stinear C.M., Barber P.A., Petoe M., Anwar S., Byblow W.D. The PREP algorithm predicts potential for upper limb recovery after stroke.//Brain. – 2012 – № 135 (Pt 8) – p. 2527–2535. doi: 10.1093/brain/aws146.
- Белова А.Н., Шейко Г. Е., Шаклунова Н.В., Исраелян Ю.А. Медицинская реабилитация при детском церебральном параличе: применение Международной классификации функционирования, ограничений жизнедеятельности и здоровья детей и подростков.//Вестник восстановительной медицины. – 2019 – № 1 (89) – стр. 2–9.
- Детский церебральный паралич (ДЦП). Клинические рекомендации.//Вестник восстановительной медицины. – 2017 – № 3 (79) – стр. 91–114.
- RothgangelA.S., Braun S.M., Mirror therapy: Practical protocol for stroke rehabilitation, Pflaum Verlag.//Munich; – 2013. doi: 10.12855/ar.sb.mirrortherapy.e2013.
- Liu P., Li C., Zhang B., Zhang Z., Gao B., Liu Y., Wang Y., Hua Y., Hu J., Qiu X., Bai Y. Constraint induced movement therapy promotes contralesionaloriented structural and bihemispheric functional neuroplasticity after stroke.//Brain Res Bull. – 2019 – № 150 – p. 201–206. doi: 10.1016/j.brainresbull.2019.06.003.
- Caglayan A.B., Beker M.C., Caglayan B., Yalcin E., Caglayan A., Yulug B., Hanoglu L., Kutlu S., Doeppner T.R., Hermann D.M., Kilic E. Acute and Postacute Neuromodulation Induces Stroke Recovery by Promoting Survival Signaling, Neurogenesis, and Pyramidal Tract Plasticity.//Front Cell Neurosci.– 2019 – № 13 – p. 144. doi:10.3389/fncel.2019.00144.
- Christiansen L., Perez M.A. Targeted-plasticity in the corticospinal tract after human spinal cord injury.//Neurotherapeutics. – 2018 – № 15 (3) – p. 618–627. doi: 10.1007/s13311–018–0639-y.
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
©
Эта статья открытого доступа по лицензии CC BY 4.0. Издательство: ФГБУ «НМИЦ РК» Минздрава России.