Reorganisatie van de sensorimotorische cortex na vroege eenzijdige hersenschade

Elk jaar worden er in Nederland ongeveer vijftig voldragen kinderen geboren
(0.025%) die direct rondom de geboorte een beroerte krijgen. In ongeveer de
helft van de kinderen leidt dit later tot spasticiteit van een lichaamshelft
(hemiparese), een vorm van cerebrale parese. Daarnaast treedt er bij 5% van de
te vroeg geboren kinderen (< 32 weken zwangerschapsduur) een bloeding op in het
hersenweefsel en ook hierbij is de kans op het later ontwikkelen van een
hemiparese ongeveer 50%.
Alhoewel het vanzelfsprekend lijkt dat de grootte van de hersenbeschadiging
bepalend is voor de uiteindelijke problemen, is dit niet altijd het geval. De
mate waarin de hersenen gerijpt zijn als de aandoening optreedt, de conditie
van de andere hersenhelft, maar vooral de exacte plek waar de aandoening
optreedt lijken van meer belang dan de grootte.
De laatste jaren is het mogelijk gebleken om met functionele Magnetische
Resonantie Imaging (MRI) te bekijken welke hersengebieden worden geactiveerd
als bepaalde taken worden uitgevoerd, bijvoorbeeld die met de motoriek hebben
te maken.
Bij kinderen met een hemiparese blijkt dat de taken vaak worden aangestuurd
door een ander deel in de aangedane hersenhelft, of dat deze aansturing,
meestal voor een deel, door de gezonde hersenhelft wordt overgenomen. Deze
overname door andere delen in de hersenen wordt *plasticiteit* genoemd. Het is
opmerkelijk dat het functioneren beter blijkt te zijn wanneer de aansturing
door andere, gezonde delen in de aangedane hersenhelft wordt overgenomen.
De tot nu toe verrichtte studies hebben naar kleine groepen kinderen gekeken.
Bij deze kinderen is echter geen beeldvorming gedaan direct na de geboorte. In
het UMC Utrecht wordt er sinds 1990 in de periode direct na de geboorte een MRI
gedaan. Graag willen we nu, op de leeftijd van 6 jaar of ouder, deze kinderen
terug zien om 1) te onderzoeken of hun vroege MRI in staat was te voorspellen
wie een hemiparese zou gaan ontwikkelen en 2) of we kunnen voorspellen door
welke hersenhelft de functies worden overgenomen, de aangedane of de gezonde
helft. Daarbij willen we onderzoeken of er een relatie bestaat met de grootte
en/ of specifieke plaats van de afwijking of met de mate van rijpheid van de
hersenen op het moment dat de afwijking is ontstaan. Hierdoor hopen we deze
groep kinderen in een vroege fase een meer gerichte interventie te kunnen
aanbieden.

1- in dit beschrijvende onderzoek wordt de aanwezigheid en ernst van de
hemiplegie gebaseerd op de bevindingen bij MRI onderzoek in de neonatale
periode en wordt naar de correlatie gekeken van het betrokken zijn van de
verschillende hersenstructuren (basale kernen, achterste been van de capsula
interna en hemisfeer) met de groootte van de laesie
2- de correlatie van de structurele afwijkingen met het patroon van de
sensorimotorische reorganisatie zal worden bestudeerd en beschreven.

Functionele en structurele MRI data zullen in blokontwerp verkregen worden
middels een Philips 3-Tesla scanner (Best, Nederland). De actieve beweging zal
betaan uit het herhaald openen en sluiten van de hand. De passieve beweging zal
bestaan uit dezelfde bewegingen, maar dan geproduceerd door de onderzoeker.
Beide handen zullen appart onderzocht worden en in willekeurige volgorde.
Gedurende de actieve bewegingen zullen de kinderen gevraagd worden afwisselend
druk uit te oefenen. Gedurende de passieve oefeningen zullen ze gevraagd worden
de hand te ontspannen, waarbij de onderzoeker de hand opent en sluit met een
frequentie van 1 Hz.
Het verwerken van de fMRI data en de statistische analyse van de functionele
beelden zal verricht worden middels SPM2 (Statistical Parametric Mapping,
Wellcome Department of Neuroscience, London, UK). Het patroon van
hersenactiviteit in de ipsi- en contralaterale primaire sensomotorische cortex
(SMC), supplementaire motorische cortex en de laterale premotorische cortex
(PMC) zal onderzocht worden om de mate van reorganisatie te beoordelen.
De densiteit van de grijze stof zal vastgesteld worden middels een
geautomatiseerde, op voxel gebasseerde structurele analyse (VBM, SPM2) middels
de structurele MRI.

Een kosten-functie benadering zal zorgen voor adequate hemisfeer groepering,
welke gevolgd zal worden door een op voxel gebaseerde vergelijken van de
patiënten in groep A en B. Er zal een correlatie-analyse tussen de mate van
motorisch herstel en de grijze stof densiteit verricht worden. Om de
betrouwbaarheid van de grijze stof analyses verder te vergroten, en de
mogelijkheid van verschillen tussen de groepen als gevolg van deformiteiten, te
voorkomen, zullen de deformatie afbeeldingen hiervan afgetrokken worden en
zullen de Jacobiaanse determinanten van normalisatie voor elk individu berekend
worden.

Met behulp van een two-sample t-test zullen we de grijze stof volumes van groep
A en B met elkaar vergelijken. Alle analyses zullen gecorrigeerd worden voor
meerdere vergelijkingen middels een False Discovery Rate (Genovese et al.,
2002), waarbij resultaten als significant beschouwd zullen worden indien p<0.05

Diffusion Tensor Imaging (DTI)
Diffussie afbeeldingen vanuit 32 diffusie richtingen zullen eveneens verkregen
worden middels EPI. De diffusie afbeelingen vanuit elke richting zullen
gehergroepeerd worden (SPM99/SPM2), en alleen de gemiddelde afbeelding uit elke
richting zal gebruikt worden om de diffusie tensor voor elke voxel, en de
daaruit volgende fibre tracking, te bepalen. Deze procedures zullen worden
verricht met behulp van DTI-Studio software

Genavigeerde Transcraniële Magnetische Stimulatie (TMS) zal eveneens verricht
worden om ipsilaterale en contralaterale reorganisatie te bestuderen (Guzzetta
et al. 2007, Staudt et al. 2004,2006). De TMS spoel zal genavigeerd worden naar
de individuele fMRI activatie maxima binnen de voorgeselecteerde regio's van
interesse.

Guzzetta A, Bonanni P, Biagi L, Tosetti M, Montanaro D, Guerrini R, Cioni
G.Reorganisation of the somatosensory system after early brain damage. Clin
Neurophysiol. 2007;118:1110-21
Staudt M, Gerloff C, Grodd W et al reorganisation in congenital hemiparesis
acquired at different gestational ages. Neurology 2004, 56:854-63
Staudt M, Braun C, Gerloff C, Erb M et al. Developing somatosensory projections
bypass periventricular brain lesions. Neurology 2006; 67:522-5

Beoordelen van de grove motorische functie en hand functie
De grove motorische ontwikkelingstatus zal worden geclassificeerd middels de
Gross Motor Function Classification System (GMFCS) [Palisano 1997] en zal
bepaald worden middels de Gross Motor Function Measure (GMFM) [Russell 1993].
De fijne motorische ontwikkelingsstatus zal worden geclassificeerd met de
Manual Ability Classification System (MACS) [Eliasson 2006] en bepaald worden
met de Assisting hand Assessment (AHA) [Krumlinde] voor bilaterale activiteiten
(zowel aangedane als niet-aangedane zijde) en de Abilhand for children voor
unilaterale beoordeling (aangedane zijde) [Arnould 2004]. The Melbourne
assessment zal worden gebruikt om de kwaliteit van de handfunctie te kijken.

GMFCS:
Palisano R., Rosenbaum P., Walter S., Russell D., Wood E., Baluppi B.
Development and reliability of a system to classify gross motor function in
children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol 1997; 39: 214-223.
GMFM:
Russell D.J., Rosenbaum P.L., Gowland C., Hardy S., Lane M., Plews N., McGavin
H., Cadman D., Jarvis S. Manual for the Gross Motor Function Measure (second
edition). Hamilton, ON: McMaster University; 1993.
MACS:
Eliasson AC, Krumlinde-Sundholm L, Rosblad B, Beckung E, Arner M, Ohrvall AM,
Rosenbaum P. The Manual Ability Classification System (MACS) for children with
cerebral palsy: scale development and evidence of validity and reliability. Dev
Med Child Neurol. 2006 Jul;48(7):549-54.
AHA:
Krumlinde-Sundholm L, Holmefur M, Kottorp A, Eliasson AC. The Assisting Hand
Assessment: current evidence of validity, reliability, and responsiveness to
change. Dev Med Child Neurol. 2007 Apr;49(4):259-64.
Abilhand:
Arnould C., Penta M., Renders A., Thonnard J.L. ABILHAND-Kids: A measure of
manual ability in children with cerebral palsy. Neurology 2004; 63: 1045-52.
Melbourne Assessment:
Randall M., Johnson L., Reddihough D. The Melbourne Assessment of Unilateral
Upper Limb Function: Test Administration Manual. Melbourne, Australia: Royal
Children*s Hospital, 1999.

Een selectie van neuropsychologische test zal verricht worden door de afdeling
neuropsychologie:
- The Raven-C-NL (intelligentie)
- Thomal (Mnestic functions)
- Beery VMI 5th edition (graphic constructions)
- Bourdon-Vos test (aandact/concentratie)
- Trail Making, Balloon piercing, Sorting Task (uitvoerende functies)
- Reaction speed (npsyreact)

Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) wordt sinds langere tijd in vele, zo
niet alle follow-up centra gebruikt voor klinische doeleinden. Over de
afgelopen 15 jaar hebben we veel ervaring opgedaan met het verrichten van MRI
onderzoek bij pasgeborenen en bij kinderen van 8-10 jaar. Bij eerder onderzoek
op de schoolleeftijd konden wij gebruik maken van het protoptype scanner van de
afdeling kinderpsychiatrie, om op die manier de kinderen aan de MRI (omgeving
en geluid) te laten wennen. De kinderen brachten een CD met favoriete muziek
mee en 1 van beide ouders was aanwezig ten tijde van het MRI onderzoek en door
middel van een spiegeltje boven het hoofd, konden zij ook oogcontakt houden met
de ouder.
De onderzoeker zal de hele dag met het kind doorbrengen, waardoor het kind ook
meer op zijn gemak zal zijn bij het MRI onderzoek wat aan het einde van de dag
zal plaatsvinden. Ook de andere test worden al langere tijd bij kinderen
gebruikt (TMS) en worden niet als belastend ervaren en is zonder risico. De
testen die gebruikt worden om naar de handmotoriek te kijken en de
neuropsychologische testen worden meer als een spel en minder vaak als
vervelend of belastend ervaren.
Het kan voor het kind en zijn/haar familie van belang zijn om meer
gedetailleerde informatie te verkrijgen over de hersenafwijking, hetgeen van
belang kan zijn voor het revalidatieproces. Voor de kinderen die geen
hemiplegie hebben ontwikkeld, maar aan wie wel wordt gevraagd deel te nemen aan
het onderzoek (group relatedness), komen naar alle waarschijnlijkheid andere
problemen aan het licht, die van belang zijn te weten en een verklaring kunnen
geven voor bijvoorbeeld problemen op school of problemen met gedarg, wat kan
leiden tot het oplossen of verminderen van deze problemen.