חיתוך עצב שלך שינויים המוח שלך אל פאסו, טקסס.

לאחר חתך עצב היקפי של הגפה העליונה ותיקון כירורגי, חלק מהחולים חוזרים לתפקוד סנסומוטורי טוב בעוד שאחרים לא. הבנת מנגנונים היקפיים ומרכזיים התורמים להחלמה עשויה להקל על פיתוח התערבויות טיפוליות חדשות. פלסטיות בעקבות חתך עצב היקפי הוכחה לאורך כל הנוירואקסיס במודלים של בעלי חיים של פגיעה עצבית. עם זאת, השינויים המוחיים המתרחשים בעקבות חתך עצבים היקפיים ותיקון כירורגי בבני אדם לא נבדקו. יתר על כן, המידה שבה התחדשות עצבים היקפית משפיעה על שינויים תפקודיים ומבניים במוח לא אופיינה. לכן, שאלנו האם שינויים תפקודיים מלווים בשינויים מבניים של חומר אפור ו/או לבן והאם שינויים אלו קשורים להחלמה חושית? כדי לטפל בבעיות מפתח אלו (i) הערכנו התחדשות עצבים היקפיים; (ii) מדדה את הפעלת המוח בדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (אות תלוי רמת חמצן בדם; BOLD) בתגובה לגירוי ויברוקטילי; (iii) בדק את פלסטיות המוח המבנית של החומר האפור והלבן; ו-(iv) מדדי התאוששות חושי מתואמים עם שינויים בחומר אפור בחולי עצבים היקפיים ותיקון כירורגי. בהשוואה לעצב הקונטרסיונלי הבריא של כל מטופל, לעצבים שעברו מעבר יש הפרעה בהולכה עצבית 1.5 שנים לאחר החתך ותיקון, מוליכים עם ירידה באמפליטודה והשהייה מוגברת. בהשוואה לבקרים בריאים, חולי חיתוך עצבים היקפיים ותיקון כירורגי שינו את פעילות האותות התלויה ברמת החמצן בדם בקליפת המוח הסומטו-סנסורית הראשונית והמשנית, ובקבוצה של אזורי מוח הידועים בשם "רשת חיובית למשימה". בנוסף, זוהו הפחתות של חומר אפור במספר אזורים במוח, כולל הקורטקס הראשוני והשניוני הסומטו-סנסורי, באותם אזורים שבהם זוהו הפחתות אותות תלויות רמת חמצן בדם. יתר על כן, דילול החומר האפור בגירוס הפוסט-מרכזי נמצא בקורלציה שלילית עם מדדים של התאוששות חושית (זיהוי מכאני ורטט) המדגימים קשר ברור בין תפקוד ומבנה. לבסוף, זיהינו אניזוטרופיה מופחתת של חומר לבן באינסולה הימנית באזור שהדגימה גם חומר אפור מופחת. תוצאות אלו מספקות תובנות לגבי פלסטיות המוח ויחסי מבנה-תפקוד-התנהגות בעקבות פגיעה עצבית ויש להן השלכות טיפוליות חשובות.

מילות מפתח: עובי קליפת המוח; fMRI; דיפוזיה tensor הדמיה; פּלָסטִיוּת; פגיעה עצבית היקפית
קיצורים: BA = אזור Brodmann; BOLD = רמת החמצן בדם תלויה; fMRI = דימות תהודה מגנטית תפקודית;
PNIr = טרנסקציה עצבית היקפית ותיקון כירורגי; S1 = קליפת המוח הסומטו-סנסורית העיקרית; S2 = קליפת המוח הסומטו-סנסורית המשנית

מבוא

לאחר חתך עצב היקפי בגפה עליונה ותיקון כירורגי (PNIr), 25% מהמטופלים לא חזרו לעבודה 1.5 שנים לאחר הניתוח (Jaquet et al., 2001). בנוסף, 57% מהחולים עם פציעות עצבים הם בין גיל 16-35 (McAllister et al., 1996); לפיכך, חיים ארוכים של נכות וקשיים כלכליים עשויים ללוות את חתך העצבים של הגפה העליונה. הבנת ההשלכות המרכזיות וההיקפיות של פגיעה עצבית היקפית עשויה להקל על פיתוח אסטרטגיות טיפוליות ותוכניות התערבות חדשות.

זה לא ידוע איך המוח מגיב PNIR בבני אדם. עם זאת, מחקרים בבעלי חיים הוכיחו כי הפלסטיות בתוך קליפת המוח הסומטו-סנסורית מתחילה מיד לאחר טרשת נפוצה עצבית היקפית, וש- 1 שנה לאחר טרנסקציה עצבית שלמה ותיקון כירורגי, מפות קליפת המוח מכילות ייצוגים לא-רציפים, לא רציפים של העצבים המשולבים והסמוכים (Wall et al ., 1986). המנגנונים המסייעים לפלסטיות פונקציונלית נחשבים כמחשיפים מיידיים של תחזיות קיימות מראש מרמות קליפת המוח הסוביקורטיות הסמוכות, ונבטים ארוכי טווח של אקסונים ברמות שונות של הנוירוקסס, כולל הקורטקס הסומטו-סנסורי הראשוני (S1) (פירנצה וקאס) , 1995, Hickmott ו Steen, 2005).

מחקרי הדמיה במוח האנושי אימתו את הממצאים ממודלים של בעלי חיים עם זיהוי של מפות הפעלה פונקציונליות של MRI פונקציונליות עקב פגיעה בחוט השדרה, קטיעה, העברת אצבע אל האגודל, ובחולים עם תסמונת מנהרת קרפל (Lotze et al, 2001; Manduch et al., 2002; Jurkiewicz et al., 2006; Napadow et al., 2006). יתר על כן, מחקרים מבניים של MRI דמיינו לאחרונה שינויים בחומר אפור ולבן בעקבות פגיעות טראומטיות ובמצבים פתולוגיים מגוונים, כולל קטיעת איברים וכאב כרוני (Apkarian et al., 2004; Draganski et al., 2006, Davis et al., 2008; Geha et al., 2008, במאי, 2008). שינויים חומר אפור נחשבים קשורים לשינויים בגודל התא, ניוון ו / או אובדן של נוירונים או גליה, ואילו שינויים בחומר הלבן מושפעים על ידי ניוון axonal ואובדן של myelin (Beaulieu, 2002, מאי, 2008).

גישה רבת עוצמה לתיאור מנגנונים של פתולוגיה וגמישות היא לשלב טכניקות הדמיה של חומר פונקציונלי ומבני. דיווחנו בעבר כי חולים עם איבר עליון מלא שמר על גירעונות סומטו-סנסוריים עמוקים, אשר נמשכים 41.5 שנים לאחר הניתוח (Taylor et al., 2008a). בהתבסס על ממצאים אלו, שיערנו שחולים אלו יציגו שינויים תפקודיים ומוחיים במוח באזורי מוח סומטו-סנסוריים מרכזיים. לכן, במחקר זה, שיערנו כי לחולי PNIR יהיה: (i) הפחתת תגובות של רמת חמצן בדם (BOLD) בתגובה לגירוי רטט של אזור העצבים המשוערים, באזור S1 המייצג את הגפה העליונה הפגועה ובמשנית קליפת המוח הסומטו-סנסורית (S2); (ii) ירידה מקבילה בעובי קליפת המוח באזורים אלה של S1 contralesional ו S2; (3) מתאם בין שינויים בעובי קליפת המוח לבין אמצעים פסיכו-פיזיים של תפקוד סומטו-סנסורי (רעידות וגילוי של גלאי מגע); ו (iv) צמצמו את האניזוטרופיה החלקית (מידה של שלמות חומר לבן) בחומר לבן המוזן לתוך / מתוך האזורים הקורטיקליים הסומטו-סנסוריים האלה.

שיטות

נושאים

גייסנו 27 מטופלים עם חיתוך מוחלט של העצב החציוני ו / או האולנרי ואחריו תיקון כירורגי של מנתחים פלסטיים המזוהים עם תוכנית היד של אוניברסיטת טורונטו בין יוני 2006 למאי 2008. מתוך קבוצה גדולה יותר זו, 14 חולים ללא כאב (שלוש נשים. 11 גברים; 34 - 10 שנים) עם חיתוך מוחלט של עצב החציון הימני ו / או האולנרי נכללו במחקר [כדי למנוע בלבול הקשור לנוכחות חולי כאב ורוחב עם כאב (n = 6) ונגעים בצד שמאל. (n = 7) לא נכללו בניתוח זה]. כל החולים עברו תיקון עצבים מיקרו-כירורגי לפחות 1.5 שנים לפני ההרשמה למחקר (זמן ההחלמה נע בין 1.5 ל- 8 שנים). בנוסף, גייסנו 14 בקרים בריאים המותאמים לגיל ולמין (3 נקבות, 11 גברים; 34? 10 שנים). כל הנבדקים נתנו הסכמה מדעת בכתב לנהלים שאושרו על ידי מועצת האתיקה למחקר ברשת הבריאות האוניברסיטאית. כל הנבדקים היו ימניים (נקבעו באמצעות מלאי כף היד של אדינבורו: Oldfield, 1971) ולא היה להם היסטוריה של פגיעה נוירולוגית או כאב כרוני (לפני או מעבר של עצבים). ראה טבלה 1 לפרטים דמוגרפיים.

לימודי עיצוב

כל המשתתפים השתתפו בפגישת הדמיה שכללה: (i) הדמיה בתהודה מגנטית תפקודית (fMRI) בתגובה לגירויים vibrotactile החלים על האצבע הימנית (בתוך שטח העצבים החציוני); (ii) סריקה אנטומית ברזולוציה גבוהה של המוח כולו, שנרכשה לרישום תמונות ולניתוח חומר אפור קליפת המוח; ו (iii) שני דיפוזיה tensor הדמיה סורק להערכת שלמות החומר הלבן. לפני ההדמיה, הנבדקים הורו בעיצוב הבסיסי של הניסוי והזכירו להישאר דוממים ככל האפשר לאורך כל הסריקה.

הנבדקים היו חופשיים לסגת מן המחקר בכל עת. בנוסף, בוצעה הערכה סנסורית ומנועית לכל הנושאים (Taylor et al., 2008a). כמו מגע סף רטט סף היו בקורלציה עם עובי קליפתית תיאור של שיטות אלה כלולה להלן (אמצעים פסיכו-פיזי אחרים ידווחו במקומות אחרים).

סף רטט

סף זיהוי רטט נקבע באמצעות יד שנערך Bio-Thesiometer (Bio-Medical Instrument החברה, ארה"ב). למכשיר יש בדיקה 12-mm שהונחה על הפלנקס הדיסטלי של האצבע הימנית (D2). הספים נקבעו תוך שימוש בשיטת המגבלות: המשרעת (המתח) גדלה בהדרגה עד שהנושא הצביע על כך שהם נתפסו לגירוי. סף רטט נרכש שלוש פעמים וחושב ערך ממוצע. במהלך בדיקות סף הרטט, הורו הנבדקים לעצום את העיניים ולהניח את גב כף היד על כרית תומכת.

סף זיהוי מכני

ספי זיהוי מכני נקבעו באמצעות קבוצה סטנדרטית של חוטי פון פריי (OptiHair2 Marstock Nervtest, גרמניה) המכילה 12 חוטים מכוילים במרווחים לוגריתמיים שהעבירו כוחות מ-0.25–512 mN. קוטר משטח המגע של כל 12 החוטים היה ~0.4 מ"מ. הניסויים נערכו בעיניים עצומות של הנבדק וידיים מונחות על כרית רכה. בדיקות יושמו בסדרה עולה ונבדקים נדרשו להגיב בכל פעם שהרגישו שבדיקה נוגעת בקצה האצבע הימנית של D2. תהליך זה חזר על עצמו שלוש פעמים. הכוח של החוט שזוהה לפחות בשניים מתוך שלושה ניסויים דווח כסף הזיהוי המכני של אותו נבדק.

בדיקות מוליכות עצבים

המטופלים השתתפו במחקרי הולכה חושית ומוטורית דו-צדדית במרפאת האלקטרומיוגרפיה של בית החולים המערבי של טורונטו (EMG). להולכה עצבית מוטורית, האלקטרודה המגרה הוצבה בשורש כף היד והמרפק (בנפרד) ואלקטרודת ההקלטה הוצבה מעל ה- Abductor pollicis brevis, להערכת עצב חציוני, או Abductor digiti minimi להערכת עצב אולנרי. לבדיקת עצבים תחושתיים הוצבה אלקטרודת ההקלטה על פרק כף היד והאלקטרודה המעוררת הוצבה בספרות D2, D3 ו-D5. נוירולוג בכיר ומנוסה ממרפאת EMG של בית החולים המערבי של טורונטו (ד"ר פיטר אשבי) סקר את כל ההערכות הקליניות כדי לקבוע אילו עצבים הפגינו תגובות נורמליות/לא תקינות. מכיוון שידוע כי מדדי משרעת וחביון משתנים באופן מהותי בין הנבדקים (עקב גורמים כגון צפיפות העצבים, עומק העצב ועובי העור של נבדק בודד) (Kimura, 2001) העצב הבלתי מנותק של כל מטופל שימשו שליטה משלהם להשוואה עם ערכים מהצד המנוגד. באותם מטופלים עם תגובות הולכה עצבית ניתנות לזיהוי, בוצעו בדיקות t-זוגיות כדי להעריך את ההבדל במדדי חביון או משרעת בין העצבים החצויים של כל חולה לבין העצבים הבלתי-מנוטרים.

פרמטרים של דימות

נתוני הדמיית מוח נרכשו באמצעות מערכת 3T GE MRI מצוידת בסליל ראש מערך מדורג עם שמונה ערוצים. הנבדקים הונחו בשכיבה על שולחן ה-MRI וראש כל אחד מהנבדקים היה מרופד כדי להפחית את התנועה. נתוני fMRI של המוח כולו נרכשו באמצעות הדמיה מישורית (28 פרוסות ציריות, שדה ראייה (FOV) = 20 x 20 ס"מ, 64 x 64 מטריצה, 3.125 x 3.125 x 4 מ"מ ווקסלים, זמן הד (TE) = 30 ms, חזרה זמן (TR) = 2000 אלפיות השנייה). זמן הסריקה היה 5 דקות ו-8 שניות (154 פריימים). במהלך הסריקה, גירוי ויברוקטילי של 12 הרץ לא כואב הופעל על הפלנקס הדיסטלי של D2 הימני באמצעות דיאפרגמות בלון המונעות על ידי אוויר דחוס (התקן מיוצר על ידי ד"ר Christo Pantev; www.biomag.uni-muenster.de). גירויים ניתנו בבלוקים של 10 שניות עם שזירה של 20 שניות של מנוחה, בסך הכל 10 בלוקים של גירוי ו-10 בלוקים של מנוחה. 8 השניות הראשונות (4 TRs) של נתונים שנרכשו מכל ריצה נמחקו כדי לאפשר איזון אות fMRI. הנבדקים קיבלו הוראה להשאיר את עיניהם עצומות במהלך הסריקה ולהתמקד בגירויים. סריקה אנטומית תלת מימדית (תלת מימד) של מוח שלם ברזולוציה גבוהה (3 פרוסות סגיטליות, 124 x 24 ס"מ FOV, 24 x� 256 מטריצה, 256 x 1.5 x 0.94 מ"מ ווקסלים) נרכשה עם רצף שיפוע תלת מימדי משוקל T0.94. (ממוצע אות אחד, זווית היפוך = 1? , TE ?3 ms). בנוסף, שתי סריקות דיפוזיה של טנזור (20 פרוסות ציריות, FOV 5 x 38 ס"מ, 24 x 24 מטריצה, 128 x 128 x 1.875 מ"מ ווקסלים) נרכשו לאורך 1.875 כיוונים עם ערך b של 3smm�23. כל ריצה הכילה גם שני כרכים ללא שקלול דיפוזיה.

ניתוח fMRI

הנתונים נותחו באמצעות Brainvoyager QX v1.8 (המוח Innovaton, מאסטריכט, הולנד). טרום עיבוד כלל: 3D תיקון תנועה, פרוסה תיקון זמן סריקה, הסרת המגמה ליניארית, לעבור סינון גבוהה (חמישה מחזורים לריצה), והחלקה מרחבית עם רוחב מלא 6mm בחצי הגמר (FWHM) גרעין הקרנל. מקבצי הנתונים fMRI היו interpolated 3 x 3 x XXUMX מ"מ voxels, רשום לתמונה anaMumical ברזולוציה גבוהה, ו מנורמל סטנדרטי שטח Talairach (Talairach ו Tournoux, 3). Voxels מדווחים כ- 1988 x 1 x 1 מ"מ. הנתונים נותחו באמצעות המודל הליניארי הכללי; המודל הושג על ידי התפתלות הפונקציה boxcar של זמן הקורס של גירוי מישוש עם פונקציית התגובה ההמודינמית סטנדרטי. כדי לזהות בין הבדלים קבוצתיים בדפוסי ההפעלה בוצע ניתוח תופעות קבועות עם הניגודים: (i) פקדים בריאים: גירוי 1 שאר; (ii) PNIr: גירוי 4 שאר; ו (ג) פקדים בריאים 4 PNIr. מפות ההפעלה היו ספות ערך מתוקן של P4 (נגזר P50.05 לא מתוקן ו 50.0001mm120 רציף voxels כפי שדווח בעבר: טיילור ודייוויס, 3); זה היה גם תוקף על ידי הפעלת סימולציה מונטה קרלו עם יישום AlphaSim מיושם ניתוח של פונקציונליות Neuroimage (AFNI) תוכנה. אנליזה זו כללה רק את החולים 2009, שהמשיכו את העצב החציוני הנכון (n = 11) או את החציון הנכון ואת העצב האולנרי (n = 9) (כלומר, שלושת המטופלים עם טרנזקציה עצבית ימנית טהורה לא נכללו בניתוח זה ).

ניתוח עובי קליפת המוח

ניתוח עובי קליפת המוח בוצע באמצעות Freesurfer (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu); השיטות הוסוו בפירוט במקום אחר (Dale et al., 1999; Fischl et al., 1999a, b; Fischl and Dale 2000). בקצרה, מערכי נתונים אנטומיים בעלי רזולוציה גבוהה של T1 נרשמו לאטלס Talairach (Talairach and Tournoux, 1988). לאחר מכן נרשמה נורמליזציה של העוצמה, הפשטת הגולגולת והפרדה של ההמיספרות. לאחר מכן, זוהו ופוצלו גבולות החומר הלבן/אפור (הנקרא המשטח הלבן) והאפור/CSF (הנקרא משטח ה-pial). לאחר מכן חושב המרחק בין המשטח הלבן ל-pial בכל נקודה בכל חצי כדור של המוח. כדי לזהות הבדלים בקבוצה בין 14 המטופלים לבין 14 בקרות תואמות גיל/מין, בוצעה ניתוח מודל ליניארי כללי בכל נקודה במוח. מכיוון שהטופוגרפיה הקורטיקלית של הפרט היא הטרוגנית מטבעה, גרעין החלקה מרחבי של 5 מ"מ FWHM הוחל לפני ניתוח סטטיסטי. הנתונים מוצגים ב-P50.05 מתוקן (נגזר מ-P50.0075 לא מתוקן ו-102 קודקודים רציפים); זה חושב על ידי הפעלת הדמיית מונטה קרלו עם AlphaSim. קודקוד מייצג נקודה על יריעה דו מימדית, ובמחקר זה, המרחק בין שני קודקודים הוא 0.80 מ"מ.

מאחר שהמטופלים הפגינו ליקויים משמעותיים בתפקוד הסומטו-סנסורי בטריטוריית העצבים החצובים, שיערנו שמדדים של תפקוד סומטו-סנסורי (זיהוי רטט ומגע) יהיו בקורלציה עם עובי קליפת המוח ב-contralesional post-central gyrus (קליפת המוח הסומטו-סנסורית ראשונית ומשנית). לכן, ביצענו ניתוחי מתאם בקבוצת המטופלים בין: (i) עובי קליפת המוח וסף זיהוי רטט; וכן (ii) עובי קליפת המוח וספי זיהוי מגע. מטופל אחד לא השלים הערכה פסיכופיזית; לכן, ניתוח זה כלל 13 חולי PNIr. בנוסף, כדי לקבוע אם יש קשר בין עובי קליפת המוח וזמן ההחלמה בוצע גם ניתוח מתאם בין שני מדדים אלו. ניתוחי מתאם אלו הוגבלו לג'ירוס הפוסט-מרכזי הנגדי על ידי הכללת מסכה (נלקחה מ-Free-surfer's הבנויים באטלס) במודל הליניארי הכללי. בוצעה הדמיית מונטה קרלו שהוגבלה למספר הקודקודים בתוך הגירוס הפוסט-מרכזי הנגדי; תמונות מוצגות עם P50.05 מתוקן (נגזר מ-P50.0075 לא מתוקן ו-68 קודקודים רציפים).

דיפוזיה Tensor הדמיה ניתוח

עיבוד תמונת טנזור דיפוזיה בוצע עם DTiStudio (www.MriStudio.org) ו-FSLv.4.0 (www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/). התמונות יושרו מחדש לראשונה עם הכלי Automatic Image Registration המיושם ב- DTiStudio, תוך שימוש בתמונת B0 הראשונה בסדרה הראשונה שנרכשה כתבנית. תהליך זה מתקן את תנועת הנושא ועיוות זרם מערבולת. כל התמונות נבדקו לאחר מכן חזותית כדי להעריך את איכות התמונה ואת היישור של ריצות הדמיית טנזור הדיפוזיה הנפרדות. אם זוהה חפץ, הפרוסה הוסרה לפני חישוב הממוצע של שתי ריצות הדמיה טנזור דיפוזיה נפרדות. מפות FA בודדות חושבו באמצעות הכלי DTIFIT המיושם ב-FSL. ניתוח סטטיסטי לפי Voxel בוצע כדי לזהות הבדלים קבוצתיים באנוזוטרופיה השברית הממוצעת באמצעות סטטיסטיקה מרחבית מבוססת מערכת; לתיאור מלא של שיטות אלו ראה Smith et al. (2006). בקצרה, תמונות נרשמו בצורה לא ליניארית לתמונת יעד (MNI152), התמונה הממוצעת נוצרה לאחר מכן מכל מערכי הנתונים ותמונה זו דוללה לאחר מכן כדי לייצג את כל המסלולים שהיו משותפים לכל הנבדקים. ערכי האניזוטרופיה השברית הגבוהה ביותר של כל נבדק הוקרנו לאחר מכן על השלד על ידי חיפוש בחומר לבן בניצב לכל נקודה על שלד החומר הלבן. לאחר מכן בוצע ניתוח סטטיסטי של מוח שלם בשיטת ווקסל בין קבוצות (14PNIr ו-14 ביקורת בריאים) והתמונות תוקנה למוח כולו ב-P50.05. בנוסף, בוצע ניתוח אזור עניין בחומר לבן שטחים הצמוד ל- SXNXX הנגדי, התלמוס והאינסולה הקדמית והאחורית. אזורים אלה נבחרו כפי שהיו בעבר מעורבים בהיבטים של somatosensation ומכיוון שהם תואמים עם אזורים שזוהו ב fMRI וניתוח עובי קליפת המוח (CTA) ניתוח הקבוצה. אזורים של עניין נמשכו על שלד החומר הלבן כדלקמן: (1) אזור S1 הנגדי של העניין נובע מדיום בצומת בין שלד החומר הלבן של קורונה רדיאטה לבין קטע השלד הזנה לתוך gyrus שלאחר מרכז; מסיים בסוף של דרכי בתוך נתח נתון.

בכיוון z אזור העניין השתרע מ-z=49 ל-57; דרכי חומר לבן המספקות את אזור היד. (ii) אזור התלמוס הנגדי של עניין הוגבל למסלולי חומר לבן המקיפים את הגרעינים התלמודיים האחוריים והמדיאליים (גרעינים המעורבים בתפקוד סומטוסנסורי), המשתרעים מ-z = �1 עד 4. (iii) אזורים אינסולריים בעלי עניין נמשכו דו-צדדית בתוך חומר לבן צמוד לאינסולה הקדמית והאחורית בהתבסס על קריטריונים שפורסמו בעבר על ידי המעבדה שלנו (Taylor et al., 2008b). אזור העניין השתרע מ-z = 2 ל-8. ערכי אנזוטרופיה חלקית חולצו מכל אחד מאזורי העניין הללו וניתוח רב-משתני של שונות (MANOVA) בוצע באמצעות החבילה הסטטיסטית למדעי החברה v13.0 (SPSS Inc, שיקגו), שכללה ערכי אניזוטרופיה חלקית עבור כל ששת אזורי העניין.

תוצאות

טבלה 1 מציגה פרטים דמוגרפיים למשתתפי המחקר. כל 14 המטופלים עברו חיתוך מוחלט של העצב הימני ו / או העצב האולנרי ואחריו תיקון מיקרו-כירורגי לפחות 1.5 שנים לפני ההרשמה למחקר. הזמן מניתוח לבדיקה נע בין 1.5 ל- 8 שנים עם ממוצע (? SD) של 4.8? 3 שנים. חולים ובקרות לא עשו זאת (34 - 10 שנים שתי הקבוצות; t = 0.04; P = 0.97).

פסיכופיסיקה

סף הרעידות חושבו בכל שלוש המדידות, שכן ניתוח חד-כיווני חד-פעמי של שונות (ANOVA) לא הצביע על הבדלים משמעותיים בין שלושת הניסויים [F (25, 1) = 0.227, P = 0.64]. ויברציה וגילויי זיהוי מכניים נפגעו בצורה משמעותית בחולי PNIr בהשוואה לבקרות בריאות (רטט: t = 4.77, P50.001, 3A, X מכני: t = 3.10, P = 0.005, איור 3D).

בדיקות מוליכות עצבים

מדדי משרעת וחביון שהתקבלו מהעצבים הנגדיים של כל מטופל סווגו כתקינים על ידי נוירולוג מנוסה במרפאת EMG של בית החולים המערבי של טורונטו. תשעה מתוך 14 החולים השלימו בדיקת הולכה עצבית. טבלה 2 מציגה את נתוני החביון והמשרעת הממוצעים של עלייה/ירידה עבור הולכה עצבית חושית מפרק כף היד לשרירים חוטף pollicis brevis (חציון) או חוטף דיגיטלי מינימי (אולנארי) ועבור הולכה חושית מפרק כף היד ל-D2 (חציון) ו-D5 ( אולנארי) בהשוואה לכל חולה עצב קונטרה לא פגוע. מתוך תשעה, לשבעה חולים היו חתכים שכללו את העצב המדיאני. מתוך שבעה אלו, למטופל אחד לא הייתה תגובה ניתנת לזיהוי במהלך בדיקה מוטורית ולמטופל אחר לא הייתה תגובה ניתנת לזיהוי במהלך בדיקה תחושתית.

בששת המטופלים עם תגובות ניתנות לזיהוי, חביון ההולכה המוטורית גדל ב-43% (t=6.2; P=0.002) והמשרעות ירדו ב-38% (t=�2.6; P=0.045) כאשר העצב החצוב של כל מטופל היה לעומת הצד הלא פצוע שלהם. הולכה חושית בעצבים חציוניים גילתה גם עלייה של 26% בחביון (t=3.9; P=0.011) וירידה של 73% באמפליטודה (t=�8.0; P=0.000) בהשוואה לעצבים קונטרולוציוניים רגילים. בארבעת החולים עם חתכי עצב אולנריים לא הייתה למטופל אחד תגובה ניתנת לזיהוי במהלך בדיקת עצב חושית. באותם מטופלים עם תגובות, חביון מוטורי של עצב אולנרי לא היה מוגבר באופן מובהק (t = 2.8; P = 0.070); עם זאת, אמפליטודות היו משמעותיות
ירד ב-41% (t = �5.9; P = 0.010). בדיקה סנסורית של העצב האולנרי הדגימה עלייה של 27% בחביון (t = 4.3; P = 0.049) אך ללא עלייה משמעותית במשרעת (t = 3.5; P = 0.072).

פלסטיקיות פונקציונלית בקורטקס סומטו-סנסורי ראשי

מפות MRI פונקציונליות חושבו מ-11 חולי PNIr עם חתכי עצב חציוני ימני (חולים עם חתכי עצב אולנריים לא נכללו בניתוח זה) ו-11 מטופלים בריאים תואמים לגיל ומין. מאיור 1A ברור שלחולי PNIr יש פחות הפעלה משמעותית, בהשוואה לבקרות בריאים, באזור של S1 המקביל לאזור ברודמן 2 (BA2) (Talairach and Tournoux, 1988) ו-S2 (ראה טבלה 3 לפרטים). . התגובות הממוצעות הקשורות לאירועים מאזורי עניין אלה מדגישים את תגובת ה-BOLD המוחלשת בתוך המטופלים משמאל BA2 ושמאל S2 (איור 1B ו-C, בהתאמה). באופן מוזר, גירוי vibrotactile בחולים הפעיל חלק מעולה יותר של הגירוס הפוסט-מרכזי (כנראה BA1/3) (Talairach and Tournoux, 1988) (איור 1A וטבלה 3). ממוצע הקשור לאירועים (איור 1D) מוכיח שלבקרות בריאות הייתה הפעלה מינימלית באזור זה. יתרה מזאת, לחולים הייתה יותר הפעלה משמעותית באזורי המוח הידועים ביחד בשם הרשת החיובית למשימה (כוכביות באיור 1). ראה טבלה 3 לרשימה המלאה של אזורי מוח חיוביים שהופעלו. רשת זו כוללת קליפת מוח קדם-מצחית, צדדית, פרה-מוטורית וקורטקס טמפורלי נחות (טבלה 3): אזורי מוח המופעלים במהלך ביצוע מטלה הדורשת קשב ומדוכאים או לא פעילים במהלך מנוחה או משימות שאינן מאתגרות מבחינה קוגניטיבית או קשובה (Fox et al. al., 2005; DeLuca et al., 2006; Seminowicz and Davis 2007).

חומר אפור מופחת ב קורטקס סומאטוסנסורי העיקרי בקורלציה עם התאוששות חושית

ניתוח עובי קליפת המוח בכל 14 החולים ו-14 מטופלים בריאים התואמים גיל/מין גילה מספר מוקדים של דילול קליפת המוח משמעותי בקבוצת PNIr (איור 2 וטבלה 4). באופן ספציפי, למטופלים הייתה ירידה של 13%–22% בעובי קליפת המוח ב-S1, S2 השמאלי (הקונטרלסיונלי), ה-S4, S1, ה-pregenual cingulate gyrus, ה-Ventrolateral prefrontal cortex and anterior insula, gyrus mid cingulate הקדמי/אחורי והאונה הפרה-מרכזית. מעניין לציין שהמיקומים של דילול החומר האפור בתוך הג'ירוס הפוסט-מרכזי עולים בקנה אחד עם האזורים של BOLD מופחת בעקבות גירוי vibrotactile (טבלה 2). מכיוון שהיה לנו ידע מוקדם על הליקויים התחושתיים וזמן ההחלמה של המטופלים (כלומר זמן מאז התיקון המיקרו-כירורגי), שאלנו לאחר מכן האם עובי הקורטיקלי של המטופלים ב-post-central gyrus מתאם עם ספי הזיהוי התחושתיים המכאניים והרעידות שלהם, או עם שלהם. זמן החלמה. ניתוחים אלה גילו מתאם שלילי בין עובי קליפת המוח וספי זיהוי רטט באזור המקיף BA2/50.001 ו-S0.80 (P0.91, r=?1 ו-?2, עבור BA2/3 ו-S5, בהתאמה; איור 2 וטבלה 2 ). בנוסף, ספי זיהוי מכני היו בקורלציה שלילית עם עובי קליפת המוח באזור BA50.001 מעט יותר עדיף ובאותו אזור S0.83 (P0.85, r = ?2 ו-?2, עבור BA3 ו-S5, בהתאמה; איור XNUMX וטבלה XNUMX). עם זאת, לא זיהינו קשר משמעותי בין זמן החלמה לעובי קליפת המוח. לכן, במחלה הפוסט-מרכזית דילול קליפת המוח היה קשור לליקויים תחושתיים חמורים יותר. עם זאת, לא זיהינו קשר משמעותי בין זמן החלמה לעובי קליפת המוח. שוב, הייתה התאמה בין דילול קליפת המוח באזורים בקורלציה שלילית עם גירויים רטט לבין האזורים המראים חריגות של fMRI ו-CTA.

הפרעות בחומר הלבן בעקבות מעבר עצבי

כדי להעריך את שלמות החומר הלבן השתמשנו בגישה של תחום עניין לבדיקת הבדלים קבוצתיים של חומר לבן על סמך השערות קודמות. אזורים של עניין היו מוגבלים לחומר החומר הלבן המקיף והאכיל לתוך S1 contalesional ותלמוס. בנוסף, ציירנו גם תחומי עניין בחומר לבן הסמוך לשמאל ולימין, לאינסולה הקדמית ולאחורית. האינסולה נבחרה משום שהיא מעורבת בעיבוד סומטו-סנסורי, ומכיוון שזיהינו חומר אפור מופחת בחידוד הקדמי הימני עם CTA. אזור זה של עניין גילה כי חולים הפחיתו באופן משמעותי את הערכים הלבנים של חלקי האניזוטרופיה (MANOVA כולל את כל שש תחומי העניין) הצמודות לימין הקדמי [F (1, 26) = 4.39, P = 0.046; איור 4A] ו אינסולה אחורית [F (1, 26) = 5.55, P = 0.026; איור 4B], אך לא נמצאו הבדלים בקבוצה בחומר הלבן הסמוך לאינסולה השמאלית (P = 0.51: אינסולולה אחורית שמאל: P = 0.26), תלמוס (P = 0.46) או S1 (P = 0.46) ).

דיון

כאן, יש לנו הוכיחו בפעם הראשונה כי יש גמישות תפקודית וגם אפור ולבן משנה המבניים משנה בכמה אזורים בקליפת המוח בעקבות האיבר העליון הגפיים העצבים הפריפריה תיקון כירורגי. פלסטיות זו עשויה לנבוע מחידוש עצבי פריפריאלי לא שלם (מוות של תאים היקפיים ו / או חוסר מיליאציה מוחלטת), מאחר שמדידות הולכה עצבית בחולים אלו הראו חריגות חמורות. בנוסף, הנתונים שלנו מדגימים כי תגובות fMRI מעוררות vibrotactile ב- gyrus שלאחר מרכזיות מתאימות לחומר אפור המתדלדל בקבוצת המטופלים. תוצאות אלו מצביעות על כך שתגובות BOLD מוגבלות יכולות להיות מקלות על ידי ירידה בחומר האפור בקליפת המוח ו / או ירידה בתשומת האפקט ל- gyrus שלאחר המרכז. בנוסף, עובי קליפת המוח בתוך אותם חלקים של gyrus שלאחר מרכז שלילי בקורלציה עם אמצעים התנהגותיים של תפקוד סומטו-סנסורי. כלומר, גרעונות סומטו-סנסוריים מוגדלים היו מתואמים עם קליפת המוח הדקה; אשר שניהם עשויים להיות קשורים קלט אפרנטי. יחד, הנתונים שלנו מראים כי התחדשות עצבית פריפרית חלקית תורמת לליקויים סומטו-סנסוריים, לאטרופיה של חומר אפור בקליפת המוח ולפעילות fMRI מופחתת (ראה איור 5 לסיכום הממצאים).

זה ידוע היטב כי הפלסטיות קליפת המוח הבאים transection העצבים ההיקפיים ותיקון כירורגי יכול להתרחש ברחבי CNS ב פרימאטים שאינם אנושיים (Kaas, 1991). פלסטיות זו נחשבת בשל חשש של סינפסות שקט בעבר או axonal צומח לתוך השטח deafferented (Wall et al, 1986, פירנצה Kaas, 1995). במודל הפרימטים, 1 שנה לאחר ניתוחי עצב ותיקון כירורגי, הקורטקס המשולש מאופיין בייצוגים שלמים וחסרי הפרעה של העצבים המתחדשים והסמוכים. ייצוג זה מייצג ייחוס פריפריאלי לא שלם וכתוצאה מכך התאוששות חלקית של המרחב הקורטיקלי המופרז (Kaas, 1991). כדי להעריך את היקף התחדשות הפריפריה באוכלוסיית המטופלים שלנו, ביצענו מחקרים על מוליכים עצביים חושיים ומנועיים ברחבי האזור המשוער. תוצאות ההולכה העצבית שלנו מראות שחולי PNIr הפחיתו במידה ניכרת את המשרעת ואת זמן ההשהיה המוגבר בעצבים החושיים והמוטוריים בהשוואה לצד הלא-משויך שלהם. ירידה משרעת בשילוב עם חביון מוגברת מעיד על אובדן סיבים היקפיים (כלומר מוות התא) ו / או חריגה או חלקית re-myelination הבאה transection (קימורה, 1984). בנוסף, ידוע היטב כי בין 20% ו 50% של נוירונים הגנגליון השורש הגבי למות הבאים transection העצבים (Liss et al., 1996). לפיכך, מוות של תאים מובנים וחידוש לא שלם עלול לגרום לירידה בתשומת לב לקורטקס, מה שעשוי להסביר את הגירעונות החושתיים המתמשכים ואת התגובה BOLD החוזרת ב- BA2 ו- S2. יתר על כן, זה קלט פחתה מופחתת יכול גם להסביר את דילול קליפת המוח שראינו באזורים של קליפת המוח. חסך חושי הוכח כגורם להתנוונות טרנס-נייונית בכמה אזורים של מערכת העצבים המרכזית, כולל הצופר הגבי בעקבות קטע עצב שיטתי (Knyihar-Csillik et al., 1989), ועשוי לכלול נוירונים מסדר שני ושלישי (Powell ו- Erulkar, 1962). ניוון Transneuronal מאופיין התכווצות התא נחשבת קשורה ירידה, או לא קיים, קלט enterent (Knyihar-Csillik ואח ', 1989). לפיכך, אובדן חומר אפור קליפת המוח (או ניוון) יכול גם להיות קשור ישירות קלט ירד afferent.

כמו כן, הוכחנו פעילות מוגברת בגירוס הפוסט-מרכזי באזור המתאים ל- BA1 / 3 (Talairach ו- Tournoux, 1988). מחקרים אלקטרוכימיים, מעקב אנטומי ומחקרי הדמייה ביססו את העובדה כי עבור רוב afferents mechanoreceptive עורית ההיבטים קליפת המוח הראשון הם BA1 ו BA3b. אלה אזורים מוחיים cytoarchitectonic כל בעל מפת גוף somatotopic עם שדות פתוחים קטנים. בנוסף, אזורים אלה מגיבים לתכונות רבות של מידע מישוש, כגון מרקם וחספוס, מהירות ועקמומיות של גירויים (Bodegard et al., 2001). מחקרי fMRI הדגימו כי הפעילות בתוך קליפת המוח הסומטו-סנסורית מושפעת מתשומת לב, כך שתגובות fMRI לגירויים מישושיים ב- S1 גדלות כאשר הנבדקים משתתפים בגירוי מישושי, אך הם מוערכים כאשר נושאים מוסחים (Arthurs et al. 2004, פורו ואח ', 2004). יתר על כן, המטופלים שלנו הפעילו רשת של אזורים במוח הידועים בשם הרשת החיובית של המשימות (DeLuca et al., 2006) יותר מאשר בקרות בריאות. אזורים אלה במוח מופעלים במהלך תשומת הלב הדורשת תהליכים (Fox et al, 2005, Seminowicz ו- Davis, 2007). יחד, ממצאים אלה מרמזים על כך שחולים חייבים להתייחס לגירוי יותר משליטה בגלל הקליטה החושית שלהם. תשומת לב מוגברת זו עשויה גם להסביר את הפעילות המוגברת ב- BA1 / 3b. כמובן, ההפעלה המוגברת ב- BA1 / 3b עשויה לשקף גם גמישות שאינה קשורה לעומס קשב.

BA2 ו- S2 מקבלים שתי תחזיות מ- BA1 / 3b וגם מחלקים שונים של קומפלקס התל-ונטרופוסטוריום (Pons et al, 1985, פרידמן ומריי, 1986). שניהם מוֹחַ לאזורים יש שדות קליטה גדולים, לרוב רב ספרתיים (BA2) או דו-צדדיים (S2) (Pons et al., 1985; Iwamura et al., 2002). בהתבסס על תחזיות אנטומיות ומאפייני תגובה נוירונים, הודגם עיבוד היררכי של מידע מישוש מ-BA1/3b עד BA 2 (Kaas et al., 2002). בנוסף, מחקרים אלקטרו-פיזיולוגיים במקוקים (Pons et al., 1987) ונתוני מגנטו-אנצפלוגרפיה שנרכשו בבני אדם, מצביעים על כך שעיבוד סדרתי של תשומות מישוש מתרחש מ-S1 עד S2 בפרימטים גבוהים יותר (Frot and Mauguiere 1999; Disbrow et al. ., 2001). מספר מחקרים הוכיחו ש-BA2 מופעל באופן מועדף על ידי צורה ועקמומיות (Bodegard et al., 2001), בעוד ש-S2 עשוי להיות מעורב בלמידה מישוש (Ridley and Ettlinger 1976; Murray and Mishkin, 1984), התומכים ברעיון שאזורי מוח אלה מעורבים בעיבוד סומטוסנסורי מסדר גבוה. ההערכה הפסיכופיזית שלנו הראתה שהמטופלים נפגעו באופן משמעותי בזיהוי גירויים פשוטים במישוש, ובמבחן Shape Texture Identification 1.5 שנים לאחר הניתוח (Taylor et al., 2008a). מבחן אחרון זה מעריך את יכולתו של המטופל לזהות מאפיינים של אובייקט תוך חקירה אקטיבית של צורה או מרקם, המצריך שילוב של מידע חושי על פני אזורי הגוף (Rosen and Lundborg, 1998). ביחד, פרשנות אחת של הנתונים שלנו היא שחולי PNIr מתייחסים יותר לגירוי הוויברוקטילי, מה שמוביל להפעלה מוגברת של הרשת החיובית למשימה ו-BA1/3. עם זאת, בחולים אלו, הנתונים שלנו מרמזים על כך שאזורי עיבוד מסדר גבוה, כגון BA2 ו-S2, לא קיבלו מידע מישוש, אשר, בתורו, עלול לגרום לדילול קליפת המוח ולהפחתת תגובות BOLD.

האינסולה נחשבת כבעלת תפקיד באינטגרציה של מידע רב-ממדי חשוב לתפקודים סנסוריים-מוטוריים, רגשיים, אלסטטיים / הומיאוסטטיים וקוגניטיביים (Devinsky et al., 1995, Critchley, 2004, Craig, 2008), והיא נועדה לקורטקס סנסורי לימבי (Craig , 2008). מספר מחקרים דיווחו על פעילות בידודית בתגובה לגירוי מישוש (Gelnar et al., 1998;

Downar et al, 2002) ומחקרי מעקב אנטומיים בקופים הראו כי האינסולה קשורה קשר גומלין לאונות חזיתיות, קדומות וזמניות (אוגוסטין, 1996). במטופלים שלנו, האינסולה הקדמית הימנית הייתה האזור הקורטיקלי היחיד שהראה דילול קליפת המוח משמעותי בשילוב עם ערכי אנאיזוטרופיה בשבריר מופחתים בחומר הלבן הסמוך, דבר המצביע על כך שהדילול בקליפת המוח באזור זה קשור לאובדן סיבים המקרין אל או מתוך המבנה הזה. האינסולה הקדמית הימנית הייתה מעורבת באינטרוספקציה שכן היא ממוקמת כדי לשלב קלט הומיאוסטטי מהגוף עם תנאים מוטיבציוניים, רגשיים וחברתיים (קרייג, 2008). יתר על כן, Critchley et al. (2004) דיווח על מתאם בין יכולות אינטרוספקטיביות לבין נפח החומר האפור של האינסולה הקדמית הימנית. לאור הממצאים שלנו, כי המטופלים ירדו חומר אפור באינסולה הקדמית הימנית, יהיה זה מעניין להעריך יכולות אינטרוספקטיביות בעקבות פגיעה עצבית פריפרית במחקר עתידי.

יחדיו, הוכחנו לראשונה כי שינויים פונקציונליים מבניים נמצאים קורטקס המוח האנושי 1.5 שנים לאחר טרנסקציה מלאה של עצב היקפיים העליון איבר זה היה תיקון microsurgically. בנוסף, אמצעי הולכה עצביים מצביעים על התחדשות פריפריאלית חלקית בחולים אלו. יתר על כן, אנו מראים כי עובי קליפת המוח קשורה אמצעים פסיכו-פיסיקליים של התאוששות, כי קליפת דק יותר בתוך BA2 ו S2 היה קשור הפונקציה somatosensory עניים. נתונים אלה מצביעים על כך מחדש מחדש של מפות הפעלה תפקודית נורמלי קשורה ישירות עם התחדשות מוצלחת של afferents היקפי.

קרי ס 'טיילור, 1,2 דימיטרי ג' אנסטקיס NNX וקרן D. Davis2,3,4

חטיבה 1 של מוח, הדמיה והתנהגות � מדעי המוח של מערכות, מכון המחקר המערבי של טורונטו, רשת הבריאות האוניברסיטאית, טורונטו, קנדה M5T258
2 המכון למדעי הרפואה, אוניברסיטת טורונטו, קנדה
3 המחלקה לכירורגיה, אוניברסיטת טורונטו, קנדה
מרכז המחקר קליני 4, מכון המחקר המערבי של טורונטו, רשת הבריאות של האוניברסיטה, טורונטו, קנדה M5T2S8

התכתבות עם: ד"ר קארן דייוויס, Ph.D,
המחלקה למוח, הדמיה והתנהגות � מדעי המוח של מערכות, מכון המחקר המערבי של טורונטו,
טורונטו, מערב, בית חולים,
אוניברסיטת בריאות רשת,
חדר MP14-306, 399 Bathurst Street,
טורונטו, אונטריו,
קנדה M5T 2S8
E-mail kdavis@uhnres.utoronto.ca

תודות

המחברים מודים למר ג'ף פופ, לד"ר אדריאן קראולי, למר יוג'ין הלסני ומר קית 'טה על סיוע טכני טכני. המחברים מבקשים להודות לד"ר פיטר אשבי ומר פרדי פאיז ממרפאת EMG של בית החולים המערבי בטורונטו על ביצוע בדיקות הבדיקות העצביות ועל הערכת המומחים לממצאים. המחברים מודים גם ד"ר Dvali, Binhammer, Fialkov ו Antonyshyn לשיתוף פעולה עם הפרויקט הזה. ד"ר דייוויס הוא יו"ר מחקר בקנדה במוח ובהתנהגות (CIHR MOP 53304).

מימון

The Physicians� Services Incorporated ומענק זרעים משותף ממרכז אוניברסיטת טורונטו לחקר הכאב/AstraZeneca.

חומר משלים

חומר משלים זמין ב המוח באינטרנט.