Plastizität des Nervensystems - BKF · Plastizität: Motorisches System • frühe Ausbildung •...

Plastizitätdes Nervensystems

Dr. Michael ZellerKinderklinik Dritter Orden Passau

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The Lancet, 2002: „Half a brain“

The Lancet 2002, 359: 473

• 7 jähriges Mädchen• schwerstes Rasmussen-Syndrom• 20 schwere Anfälle pro Tag• dadurch Hemiparese rechts und

schwerer Sprachverlust

• mit 3 Jahren Hemispherektomie• Stopp der Anfälle

• Komplett zweisprachig (TR/NED)• Mäßige Hemiparese rechts

• Normale Beschulung

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Hirnschädigung nach Asphyxie

• Reifes Neugeborenes• Notkaiserschnitt nach Lösung

des Mutterkuchens• dystone Cerebralparese

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Outcome nach frühkindlicher Hirnschädigung

SCPE-Daten: kognitives Outcome

0

10

20

30

40

50

60

70

80

einseitige CP beidseitige CP dyskinetische CP

pro

ze

ntu

ale

r A

nte

il

IQ >85

IQ 50-84

IQ < 50

nach: Horber, Uni Tübingen, Neuropädiatrie-Kongress 2012

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Hirnentwicklung

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Hirnentwicklung

Lagercrantz H, Organization of the neuronal circuits in the central nervous system during development, Acta Pädiatr 2001 (90): 707-15

genetisch epigenetisch

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„Neurons wich fire together wire together, neurons wich don‘t won‘t“


Hebb‘sche Regel: Fire & Wire

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Synaptogenese und Apoptose nach benachbarter Hirnläsion, Mausmodell

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Neuronales Spleissen durch Apoptose

Normaler Maus-Kortex

Maus-Kortex nach Synapsen-Blockade

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Lokalisation/Zeitpunkt der Hirnschädigung

Staudt M, Brain Plasticity Following Early Life Brain Injury: Insights From Neuroimaging, Semin Perinatol 2010 (34):87-92


Plastizität: Motorisches System

• frühe Ausbildung• Bilateral angelegtes System

• Aussprossen kortiko-spinaler Fasern (Hirn -> Rückenmark)• Erreichen des Rückenmarks mit 20 SSW• Bestehen der Verbindungen nach

Nutzungsgrad• Lateralisierung erst in den ersten

Jahren


Plastizität: Motorisches System

• frühe Ausbildung• Bilateral angelegtes System

• Aussprossen kortiko-spinaler Fasern (Hirn -> Rückenmark)• Erreichen des Rückenmarks mit 20 SSW• Bestehen der Verbindungen nach

Nutzungsgrad• Lateralisierung erst in den ersten

Jahren

Potenzial:• Nutzung der gleichseitigen

Verbindungen


Untersuchungstechnik: TMS

Transkranielle Magnet-Stimulation (TMS)


Untersuchungstechnik: fMRI

Funktionelles Magnet-Resonanz-Imaging• Nachweis von sauerstoffarmem Hämoglobin• Darstellung erhöhten Sauerstoffbedarfs durch Hirnaktivität

• Beispiel: Bewegung linke Hand


Plastizität: Somatosensorisches System

• Späte Ausbildung• streng kontralateral angelegtes Sytem

• Aussprossen thalamo-kortikaler Fasern im letzten Drittel der Schwangerschaft (dtl. später als motorisches System)

• Nervenfasern wachsen gezielt auf den primär-somatosensorischenKortex zu


Plastizität: Somatosensorisches System

Potenzial:• „Umwachsen“ von Läsionen• Erreichen des Zielkortex gut möglich bei periventrikulären

Defekten (-> meist erhaltene Somatosensorik bei FG)

• Problem des fehlenden Zielkortex bei Infarkten (-> meist eingeschränkte Somatosensorik bei reifen NG mit Infarkt)


Untersuchungstechnik: DTI

Diffusion Tensor Imaging (DTI): Fibre-Tracking• Darstellung einzelner Nervenfaser-Bündel durch Nachweis

der Wasserbewegung entlang der Fasern


Plastizität: Sprache

• bilateral angelegtes System• meist linke Hemisphäre dominant (auch bei Linkshändern)

• bei frühen Läsionen fast vollständige Übernahme der motorischen Sprach-Funktion durch Gegenseite

• Perzeptive Sprachfunktion verbleibtmeist linksseitig (späteres Einwachsender Afferenzen)

• „funktioneller“ expressiver Sprach-wechsel nach rechts bei expressiver motorischer Sprachstörung links



Plastizität: Kognition

• bilateral angelegtes System• späte Entwicklung: stark epigenetisch geprägt• Anfällig für frühe generalisierte Störungen (Frühgeburt)

Johnson S, Cognitive and behavioural outcomes following very preterm birth. Semin Fetal Neonatal Med 2007; 12:363-373



• gute Prognose bei einseitigen Läsionen(Funktionsübernahme durch Gegenseite)

IQ von Schulkindern mit Hirn-Infarkt:

Ricci D, Cognitive outcome at early school age in term-born children with perinatally acquired middle cerebral artery territory infarction, Stroke 2008(39):403-410



• noch recht gute Prognose bei beidseitigen Läsionen der weißen Substanz

• schlechte Prognose bei beidseitiger (generalisierter) Hirnschädigung wie bei Asphyxie

0

20

40

60

80

100

120

milde Asphyxie moderate Asphyxie schwere Asphyxie

IQ m

it 3

,5 J

ah

ren

Robertons CM, Term infants with hypoxicischemic encephalopathy: outcome at 3.5 years. Dev Med Child Neurol 1985(27):473–484


Plastizität nach PVL des Frühgeborenen



Motorisches SystemTMS:• keine gegenseitige Handbewegung bei Stimulation des

Läsions-seitigen motorischen Kortex• gleichseitige Handbewegung bei Stimulation des Läsions-

gegenseitigen motorischen Kortex

fMRI:• bei aktiver Bewegung

beidseitige Aktivierungdes motorischen Kortex




Somatosensorisches SystemfMRI:• bei sensibler Stimulation Funktonsnachweis des Läsions-

gegenseitigen somatosensorischen Kortex

Fibertracking:• beidseitiger Nachweis

aufsteigender somato-sensorischer Bahnen, die um die Läsionherumführen



Plastizität nach Infarkt des Reifgeborenen


Motorisches SystemTMS:• Kontralaterale Handbewegung erhalten

Fibertracking:• Reiche Faserbahnen in sehr schmaler Gewebsbrücke


Plastizität nach Infarkt des Reifgeborenen


The Lancet, 2002: „Half a brain“: Motorik

The Lancet 2002, 359: 473







The Lancet, 2002: „Half a brain“: Sprache

The Lancet 2002, 359: 473







The Lancet, 2002: „Half a brain“: Sensibilität?

The Lancet 2002, 359: 473







Physiologische Grundlage:„Neurons wich fire together wire together, neurons wich don‘t won‘t“


Neurophysiologische Rehabilitation


„Neurons wich fire together wire together, neurons wich don‘twon‘t“



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Neuronales Spleissen durch Apoptose

Normaler Maus-Kortex

Maus-Kortex nach Synapsen-Blockade


Plastizität und Krampfanfälle

Vargha-Khadem F., DEVELOPMENT OF INTELLIGENCE AND MEMORY IN CHILDREN WITH HEMIPLEGIC CEREBRAL PALSY THE DELETERIOUS

CONSEQUENCES OF EARLY SEIZURES, Brain 1992, 115(1): 315-329

Vargha-Khadem, Brain 1992: • 82 hemiparetische Kinder mit seitenbetonter Hirnschädigung• Vergleich sprachlicher und motorischer IQ von Kindern ohne (NS)

bzw. mit (S) Anfällen• Kontrollgruppe ohne Hirnschädigung (NC)


Never learned to use/Learned non use

Frühe kortikale Läsion

frühe Erfahrung frustranerBewegungsversuche

mit betroffener Extremität

frühe Erfahrung erfolgreicherBewegungsversuche mit weniger

betroffener Extremität

Vermeidung, Verhaltensunterdrückungverdeckte motorische Fähigkeiten

nicht entwickelte motorische Fähigkeiten

Mangelnde Ausprägung kortikaler sensomotorischer Repräsentation

Negative Verstärkung: Bewegungsvermeidung

Positive VerstärkungEinsatz der weniger betroffenen

Extremität



CIMT: Constraint induced movement therapy



HABIT: Hand Arm Bimanual Intensive Therapy



Konduktive Förderung



Lernen & Motivation: Therapie muss Spaß machen!

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