Open Access

Angelika-Christine Stefanie Binder

• Die transcraniale Magnetstimulation (TMS) ist eine relativ neue Methode zur nicht invasiven und schmerzfreien Reizung des motorischen Cortex (M1). Mittels der TMS wurden die Reorganisationsmechanismen des kindlichen Zentralnervensystems nach einseitiger fokaler Schädigung des Motorcortex untersucht. Besondere Aufmerksamkeit galt den spezifischen Reorganisationsmechanismen in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Schädigung. Es wurden Kinder mit einer fokalen Läsion des motorischen Systems während des Vorschulalters/ frühen Schulalters und Kinder mit einer Schädigung während der Perinatalperiode untersucht. Allen Kindern war eine initial schwere neurologische Beeinträchtigung mit einer aktuell nur noch bestehenden diskreten oder latenten pathologisch-neurologischen Symptomatik gemein. Die nachgewiesenen Reorganisationsformen wurden des weiteren mit Literaturdaten von Probanden mit einer innerhalb des Erwachsenenalters erlittenen fokalen motorischen Läsion verglichen. Folgende Parameter wurden untersucht: kontralateral motorisch evozierte Potentiale (coMEP) mit Latenz, zentral motorische Überleitungszeit (ZML) und motorische Schwelle (MS), ipsilaterale motorisch evozierte Potentiale (ipsiMEP) mit Latenz und ipsilaterale silent period (ISP). Mittels dieser Studie konnte aufgezeigt werden, dass Kinder mit einer Schädigung während des Vorschulalters/ frühen Schulalters Reorganisationsformen besitzen, die charakterisiert sind durch eine erniedrigte MS, als Zeichen einer erhöhten Exzitabilität des geschädigten motorischen Kortex und durch eine über der paretischen Extremität fehlende ISP im Sinne einer verminderten inhibitorischen Wirkung des intakten auf den affektierten Cortex. Bei den Kindern mit einer Schädigung während der Perinatalperiode konnte einerseits, wie bei den Kindern mit einer Schädigung während des Vorschulalters/ frühen Schulalters die fehlende ISP über der paretischen Extremität, als Teil des Reorganisationsmechanismus nachgewiesen werden. Andererseits unter scheidet sich die funktionelle Reorganisation der Kinder mit einer Schädigung während der Perinatalperiode dahingegen, dass, als Konsequenz einer innerhalb der vulnerablen Phase erworbenen Schädigung, die MS erhöht, d.h. die Exzitabilität des affektierten Motorcortex erniedrigt ist. Zusätzlich konnten Reorganisationsmechanismen in Form von „cortical map plasticity“ und „neuronal plasticity“ mit verzögerten ipsiMEPs über der paretischen Extremität nachgewiesen werden. Diese verzögerten ipsilateralen Projektionen von der intakten Hemisphäre zur beeinträchtigten Extremität besitzen wertvolle Aufgaben in der Wiederherstellung der motorischen Funktionen und waren in dieser Form nur bei Kindern mit Läsionen in der Perinatalperiode evozierbar. Insgesamt konnte bei beiden Kindergruppen eine wesentliche Verbesserung der initial stark beeinträchtigten neurologischen Funktionen nachgewiesen werden. Im Gegensatz hierzu stehen die Defektzustände nach cerebralen Läsionen im Erwachsenenalter. Bei schlechtem neurologischen „outcome“ ist die motorische Schwelle über der defekten Hemisphäre erhöht und somit die Exzitabilität stark vermindert. Des weitern sind nur die mit einer schlechten funktionellen Reorganisation verbundenen schnellen ipsiMEPs bei den Patienten mit Läsionen im Erwachsenenalter, gegenüber den langsamen ipsiMEPs mit einer hervorragenden neurologischen Wiederherstellung bei den perinatal geschädigten Kindern, über der paretischen Extremität abzuleiten. Somit konnten altersspezifische, vom Schädigungszeitpunkt abhängige Reorganisationsmechanismen mit unterschiedlicher neurologischer Wiederherstellung nachgewiesen werden. Von besonderer Bedeutung sind die Ergebnisse dieser Studie, dass nicht nur zwischen den Reorganisationsformen des adulten und kindlichen Gehirns, sondern auch zwischen den Reorganisationsmechanismen eines Kindes im Vorschulalter und des, sich in der vulnerablen Phase befindlichen, unreifen perinatalen Gehirns zu differenzieren ist.
• Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a relatively new method to stimulate the human motor cortex (M1) painlessly and non-invasively. TMS was used to study the pattern of functional recovery of the infantile central nervous system after acute unilateral focal brain damage. The aim of this stud y was to address the impact of different timing of lesions on the pattern of reorganization. The study included children suffering from a neurological impairment due to unilateral focal brain lesion during preschool age as well as children suffering from a neurological impairment due to a unilateral focal brain lesion during perinatal period. Initial, after focal brain damage, all patients demonstrated a severe unilateral hemiparesis. The actual clinical neurological examination showed only discrete or latent signs of unilateral hemiparesis. All patterns of reorganization described in this article were discussed and compared with data from patients suffering from a neurological impairment due to brain damage during adult age. The following TMS-parameters were analyzed: contralateral motor evoked potential (coMEP) including latency, central motor conduction time (CMCT) and excitability threshold (ETh), ipsilateral motor evoked potential (ipsiMEP) and ipislateral silent period (ISP). This TMS-Study showed that children suffering from a neurological impairment due to an acute brain damage during preschool age are able to improve their neurological impairment as indicated by a lower threshold as a sign of increased excitability of the damaged motor cortex and by an absence of ISP of the paretic extremities. The absence of ISP as a kind of specific reorganization means there is a reduced influence of the intact motorcortex on the affected motorcortex. Compared with children suffering from hemiparesis due to a focal motor cortex during perinatal period this study also showed a reduced or absent ISP over the affected extremity. However, there are also differences in the kind of the functional recovery. Children with a perinatal focal brain damage showed an increased motor threshold with a decreased motor excitability as a result of injury during vulnerable period and a special pattern of reorganization, which is characterized as “cortical map plasticity” and “neuronal plasticity” with a delayed onset latency of ipsiMEPs. The appearance of delayed ipsilateral corticospinal projections from the intact cortex to the paretic extremity, only occuring in patients with perinatal brain damage, is associated with a good functional neurological outcome. Both groups of children showed an important improvement of the initial severely affected neurological functions. Contrary to the pattern of cortical motor reorganization following brain damage during adulthood. Patients with unilateral brain damage aquired in adulthood showed an incresed motor threshold with a decreased excitability over the affected motor cortex and fast ipisMEPs over the paretic extremity. These fast ipsilateral projections are always associated with a poor neurological outcome. This study demonstrates, in particular, that the different timing of lesions influences the pattern of reorganization, functional motor recovery and consequently the neurological outcome. Additionally it is necessary to differentiate between the pattern of central motor reorganization of adults and children as well as between the mechanisms of reorganization of an immature perinatal brain in the vulnerable phase and that of a preschool child. All in all this study shows, that neurological recovery consists of a mixture of single age dependent pattern of reorganization as well as activity dependent change in cortical and neuronal plasticity.