Значимость кортикоспинальных, ассоциативных и межполушарных трактов в формировании посттравматического гемипареза

Нарушения двигательной активности относятся к числу наиболее распространенных последствий тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ). Исследование патофизиологических механизмов этих нарушений важно, как с теоретической точки зрения, так и в плане совершенствования нейрореабилитационных подходов.

Цель исследования — выявление корреляции степени выраженности правостороннего посттравматического гемипареза с комплексными характеристиками фракционной анизотропии сегментов МТ, КСТ и НЛЗ на разных стадиях развития травматической болезни (острый, подострый и отдаленный периоды).

Материал и методы. Наблюдали 43 пациента с ЧМТ (28 мужчин и 15 женщин в возрасте от 13 до 59 лет, средний возраст — 28±9 лет). У 40 пациентов диагностировали тяжелую ЧМТ с диффузным аксональным повреждением, у трех — ЧМТ средней степени тяжести. Каждому пациенту выполняли динамическое клинико-неврологическое обследование с оценкой текущего уровня сознания по шкале CRS-R и нарушений движений по пятибалльной шкале правостороннего гемипареза. В периодах: до 1 мес., от 1 до 6 мес., от 6 до 12 мес. после получения ЧМТ пациентам проводили диффузионно-тензорную МРТ, трактографию и измеряли ФА. Тракты МТ, КСТ и НЛЗ делили сеткой измерений, для каждого сегмента вычисляли корреляции между ФА и баллами правостороннего гемипареза.

Результаты. Получили корреляции (p<0,05) ФА с выраженностью гемипареза не только специфичных к движению отделов КСТ, но и ряда зон МТ и НЛЗ. В раннем периоде ЧМТ значимо коррелировали сегменты как контралатеральной, так и ипсилатеральной гемипарезу стороны КСТ. Выявили значимые отличия ФА в зонах МТ и КСТ между двумя группами пациентов с разной успешностью восстановления двигательных функций: на всех этапах после ЧМТ у пациентов с успешным восстановлением ФА была выше.

Заключение. Результаты исследования информативны для изучения патофизиологических механизмов формирования посттравматических двигательных нарушений и выбора тактики лечения пациентов.

1. Потапов А.А., Данилов Г.В., Сычев А.А., Захарова Н.Е., Пронин И.Н., Савин И.А., Ошоров А.В., с соавт. Клинические и магнитно-резонансные томографические предикторы длительности комы, объема интенсивной терапии и исходов при черепно-мозговой травме. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2020; 84 (4): 5–16. DOI: 10.17116/neiro2020840415.

2. Лихтерман Л.Б., Кравчук А.Д., Охлопков В.А. Учение о последствиях черепно-мозговой травмы Часть I. Дефиниции, классификация, клиническая и количественно-томографическая синдромология. Клинич. разбор в общей медицине. 2021; 5: 25–29. DOI: 10.47407/kr2021.2.5.00067.

3. Лихтерман Л.Б., Кравчук А.Д., Охлопков В.А., Могила В.В., Лихтерман Б.Л. Периодизация клинического течения черепно-мозговой травмы. Неврология и Ревматология. (при. к Журн. Consilium Medicum. 2019; 1: 56–60. DOI: 10.26442/2414357X.2019.1.190275.

4. Болдырева Г. Н., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., Челяпина М.В., Дубровская Л.П., Симонова О.А., Корниенко В.Н. ФМРТ и ЭЭГ реакции мозга здорового человека при активных и пассивных движениях ведущей рукой. Журнал высшей нервной деятельности им. ИП Павлова. 2014; 64 (5): 488–488. DOI: 10.7868/S0044467714050049.

5. Болдырева Г.Н., Ярец М.Ю., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., Купцова С.В., Челяпина-Постникова М.В., Машеров Е.Л., с соавт. Особенности фМРТ-реакций мозга при двигательных нагрузках у пациентов с легким посттравматическим гемипарезом. Журнал высшей нервной деятельности им. ИП Павлова. 2020; 70 (5): 579–589. DOI: 10.31857/S0044467720050044.

6. Мухина Т.С., Шарова Е. В., Болдырева Г.Н., Жаворонкова Л.А., Смирнов А.С., Куликов М.А., Пронин И.Н. Особенности нейроанатомии активного движения руки у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой (анализ данных функциональной магнитно-резонансной томографии). Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2017; 9 (1): 27–33. DOI: 10.14412/2074-2711-2017-1-27-33.

7. Жаворонкова Л.А., Морареску С.И., Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Купцова С.В., Смирнов А.С., Машеров Е.Л. с соавт. ФМРТ-реакции мозга при выполнении двигательных нагрузок у пациентов с черепно-мозговой травмой. Физиология человека. 2018; 44 (5): 5-13. DOI: 10.1134/S0131164618050168.

8. Советов А.Н. Восстановительные и компенсаторные процессы в центральной нервной системе. Москва: Медицина; 1988: 141.

9. Шарова Е.В., Болдырева Г.Н., Лысачев Д.А., Дзюбанова Н.А., Жаворонкова Л.А., Смирнов А.С., Погосбекян Э.Л., с соавт. О функциональной и диагностической значимости типа фМРТ-ответа при двигательных нагрузках у пациентов с травматическим повреждением мозга. Медицинская визуализация. 2021; 25 (4): 31–46. DOI: 10.24835/1607-0763-1003.

10. Шарова Е.В., Болдырева Г.Н., Лысачев Д.А., Куликов М.А., Жаворонкова Л.А., Челяпина-Постникова М.В., Попов В.А. с соавт. ЭЭГ-корреляты пассивного движения руки у пациентов с черепно-мозговой травмой при сохранном двигательном фМРТ-ответе. Физиология человека. 2019; 45 (5): 30–40. DOI: 10.1134/S0131164619050175.

11. Штерн М.В., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., Долгих В.Т., Кузовлев А.Н., Пронин И.Н. Методика фМРТ анализа двигательной функциональной системы у пациентов после тяжелой черепно-мозговой травмы. Общая реаниматология. 2023; 19 (2): 51–59. DOI: 10.15360/1813-9779-2023-2-2297.

12. Sharova E. V., Mukhina T. S., Boldyreva G. N., Zhavoronkova L. A., Chelyapina M. V., Smirnov A. S., Pronin I. N. FMRI analysis of the motor network functional connections at rest and with motor load in healthy people and patients with STBI. J Neurol Stroke. 2018; 8 (2): 91–92. DOI: 10.15406/jnsk.2018.08.00287.

13. Welniarz Q., Dusart I., Roze E. The corticospinal tract: evolution, development, and human disorders. Deve Neurobiol. 2017; 77 (7): 810–829. DOI: 10.1002/dneu.22455. PMID: 27706924.

14. Jang S. H. The role of the corticospinal tract in motor recovery in patients with a stroke: a review. NeuroRehabilitation. 2009; 24 (3): 285–290. DOI 10.3233/NRE-2009-0480. PMID: 19458437.

15. Бархатов Ю.Д., Кадыков А.С. Прогностические факторы восстановления нарушенных в результате ишемического инсульта двигательных функций. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2017; 11 (1): 80–89. eLIBRARY ID: 28944105.

16. Stewart J.C., Dewanjee P., Tran G., Quinlan E.B., Dodakian L., McKenzie A., Cramer S.C. Role of corpus callosum integrity in arm function differs based on motor severity after stroke. NeuroImage Clin. 2017; 14: 641–647. DOI: 10.1016/j.nicl.2017.02.023. PMID: 28348955.

17. Takeuchi N., Izumi S.-I. Maladaptive plasticity for motor recovery after stroke: mechanisms and approaches. Neural plast. 2012; 2012: 359728. DOI: 10.1155/2012/359728. PMID: 22792492.

18. Sarubbo S., Tate M., De Benedictis A., Merler S., Moritz-Gasser S., Herbet G., Duffau H. Mapping critical cortical hubs and white matter pathways by direct electrical stimulation: an original functional atlas of the human brain. Neuroimage. 2020; 205: 116237. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2019.116237. PMID: 31626897.

19. Spencer A.P.C., Brooks J.C.W., Masuda N., Byrne H., Lee-Kelland R., Jary S., Chakkarapani E. Motor function and white matter connectivity in children cooled for neonatal encephalopathy. NeuroImage Clin. 2021; 32: 102872. DOI: 10.1016/j.nicl.2021.102872. PMID: 34749285.

20. Гриндель О.М. Электроэнцефалограмма человека при черепно-мозговой травме. Москва: Наука; 1988.

21. Lebel C., Caverhill-Godkewitsch S., Beaulieu C. Age-related regional variations of the corpus callosum identified by diffusion tensor tractography. Neuroimage. 2010; 52 (1): 20–31. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2010.03.072. PMID: 20362683.

22. Zakharova N., Kornienko V., Potapov A., Pronin I. Neuroimaging of traumatic brain injury. Springer International Publishing Switzerland: 2014; ISBN 978-3-319-04354-8.

23. Colby J.B., Soderberg L., Lebel C., Dinov I.D., Thompson P.M., Sowell E.R. Along-tract statistics allow for enhanced tractography analysis. Neuroimage. 2012; 59 (4): 3227-3242. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2011.11.004. PMID: 22094644.

24. Shirazi Y., Oghabian M.A., Batouli S.A.H. Along-tract analysis of the white matter is more informative about brain ageing, compared to whole-tract analysis. Clin Neurol Neurosurg. 2021; 211: 107048. DOI: 10.1016/j.clineuro.2021.107048. PMID: 34826755.

25. Smith S.M., Jenkinson M., Johansen-Berg H., Rueckert D., Nichols T. E., Mackay C. E., Watkins K.E., et al. Tract-based spatial statistics: voxelwise analysis of multi-subject diffusion data. Neuroimage. 2006; 31 (4): 1487-1505. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2006.02.024. PMID: 16624579.

26. Chen Z., Zhang H., Yushkevich P. A., Liu M., Beaulieu C. Maturation along white matter tracts in human brain using a diffusion tensor surface model tract-specific analysis. Front Neuroanat. 2016; 10: 9. DOI: 10.3389/fnana.2016.00009. PMID: 26909027.

27. Owen M., Ingo C., Dewald J.P.A. Upper extremity motor impairments and microstructural changes in bulbospinal pathways in chronic hemiparetic stroke. Front Neurol. 2017; 8: 257. DOI: 10.3389/fneur.2017.00257. PMID: 28659855.

28. Teasdale G., Jennett B. Assessment of coma and impaired consciousness: a practical scale. Lancet. 1974; 2 (7872): 81–84. DOI: 10.1016/s0140-6736(74)91639-0. PMID: 4136544.

29. Jennett B., Bond M. Assessment of outcome after severe brain damage. Lancet. 1975; 1 (7905): 480–484. DOI: 10.1016/S0140-6736(75)92830-5. PMID: 46957.

30. Мочалова Е.Г., Легостаева Л.А., Зимин А.А., Юсупова Д.Г., Сергеев Д.В., Рябинкина Ю.В., Бодин Е. с соавт. Русскоязычная версия пересмотренной шкалы восстановления после комы — стандартизированный метод оценки пациентов с хроническими нарушениями сознания. Журнал неврологии и психиатрии. 2018; 118 (3–2): 25–31. DOI: 10.17116/jnevro20181183225-31.

31. McPeak L.A. Physрiatric history and examination in: Physical Medicine and Rehabilitation, Braddom, R. (ed.). WB Saunders Company; 1996: 3–42.

32. Tax C.M.W., Jeurissen B., Vos S.B., Viergever M.A., Leemans A. Recursive calibration of the fiber response function for spherical deconvolution of diffusion MRI data. Neuroimage. 2014; 86: 67–80. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.07.067. PMID: 23927905.

33. Witelson S.F. Hand and sex differences in the isthmus and genu of the human corpus callosum: a postmortem morphological study. Brain. 1989; 112 (Pt 3): 799–835. DOI: 10.1093/brain/112.3.799. PMID: 2731030.

34. Sharova E.V., Pogosbekyan E.L., Korobkova E.V., Zaitsev O., Zakharova N., Chelyapina M.V., Fadeeva L.M., et al. Inter hemispheric connectivity and attention in patients with disorders of consciousness after severe traumatic brain injury. J Neurol Stroke. 2018; 8 (4): 245–253. DOI: 10.15406/jnsk.2018.08.00319.

35. Белова А.Н., Григорьева В.Н., Сушин В.О., Белова Е.М., Исраелян Ю.А., Шейко Г.Е. Анатомо-функциональные особенности кортикоспинальных трактов и их роль в восстановлении двигательных функций после повреждений головного мозга. Вестник восстановительной медицины. 2020; 1 (95): 9–18.

36. Volz L.J., Rehme A.K., Michely J., Nettekoven C., Eickhoff S.B., Fink G.R., Grefkes C. Shaping early reorganization of neural networks promotes motor function after stroke. Cereb Cortex. 2016; 26 (6): 2882–2894. DOI: 10.1093/cercor/bhw034. PMID: 26980614.

37. Ковязина М.С., Балашова Е.Ю. О некоторых аспектах межполушарного взаимодействия в двигательных функциях у детей в норме и с синдромом Дауна. Вестник Московского университета. Серия 14. Психология. 2008; (4): 54–66.

38. Min Y.-S., Park J.W., Park E., Kim A.-R., Cha H., Gwak D.W., Jung S.-H., et al. Interhemispheric functional connectivity in the primary motor cortex assessed by resting-state functional magnetic resonance imaging aids long-term recovery prediction among subacute stroke patients with severe hand weakness. J Clin Med. 2020; 9 (4): 975. DOI: 10.3390/jcm9040975. PMID: 32244596.

39. Зыкин П.А., Ялфимов А.Н., Александров Т.А., Краснощекова Е.И., Ткаченко Л.А., Середа В.М., Насыров Р.А. Особенности развития мозолистого тела мозга детей по данным МРТ. Педиатр. 2018; 9 (1): 37–48. DOI: 10.17816/PED9137-48.

40. Анпилогова К.С., Чегина Д.С., Игнатова Т.С., Ефимцев А.Ю., Труфанов Г.Е. Структурная реорганизация проводящих путей белого вещества головного мозга у пациентов со спастической диплегией после транслингвальной нейростимуляции. Трансляционная медицина. 2021; 8 (4): 27–34. DOI: 10.18705/2311-4495-2021-8-4-27-34.

41. Потапов А.А., Горяйнов С.А., Жуков В.Ю., Пицхелаури Д.И., Кобяков Г.Л., Пронин И.Н., Меликян З.А. Длинные ассоциативные пути белого вещества головного мозга: современный взгляд с позиции нейронаук. Вопросы нейрохирургии им. НН Бурденко. 2014; 78 (5): 66–77.

42. Shirer W.R., Ryali S., Rykhlevskaia E., Menon V., Greicius M.D. Decoding subject-driven cognitive states with whole-brain connectivity patterns. Cereb Cortex. 2012; 22 (1): 158–165. DOI: 10.1093/cercor/bhr099. PMID: 21616982.

43. Okamoto Y., Ishii D., Yamamoto S., Ishibashi K., Wakatabi M., Kohno Y., Numata K. Relationship between motor function, DTI, and neurophysiological parameters in patients with stroke in the recovery rehabilitation unit. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2021; 30 (8): 105889. DOI: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2021.105889. PMID: 34062310.

44. Voelbel G.T., Genova H.M., Chiaravalotti N.D., Hoptman M.J. Diffusion tensor imaging of traumatic brain injury review: implications for neurorehabilitation. NeuroRehabilitation. 2012; 31 (3): 281–293. DOI: 10.3233/NRE-2012-0796. PMID: 23093455.

45. Song J., Young B.M., Nigogosyan Z., Walton L.M., Nair V.A., Grogan S. W., Tyler M.E., et al. Characterizing relationships of DTI, fMRI, and motor recovery in stroke rehabilitation utilizing brain-computer interface technology. Front Neuroeng. 2014; 7: 31. DOI: 10.3389/fneng.2014.00031. PMID: 25120466.