О функциональной и диагностической значимости типа фМРТ-ответа при двигательных нагрузках у пациентов с травматическим повреждением мозга

Цель исследования: уточнение функциональной и диагностической значимости топографии, или типа фМРТ-ответа, регистрирующегося при активном и пассивном движении рукой, у больных с посттравматическим гемипарезом разной степени.

Материал и методы. Проанализированы фМРТ-ответы при самостоятельном (активном) и “пассивном” (с помощью другого человека) движении рукой у пациентов (40 человек) с моторными посттравматическими расстройствами, в сопоставлении с нормой (17 человек).

Результаты.  У исследованных больных выявлено нарастание процента диффузных фМРТ-ответов,  с активацией нетипичных для движения у здоровых испытуемых областей мозга. Тип фМРТ-ответа (локальный или мультифокальный ) не обнаруживает четких корреляций с наличием или отсутствием моторных нарушений в форме гемипареза. Однако, при этом установлено, что большей степени гемипареза соответствует более высокий процент встречаемости ответов мультифокального типа. Наблюдаемый при динамическом исследовании переход от диффузной формы двигательного фМРТ-ответа к локальной сопровождается улучшением общего клинического состояния, сдвигом в сторону нормализации ряда морфофункциональных показателей ЦНС, тенденцией регресса моторных нарушений.

Заключение. Выявленное нарастание диффузности двигательных фМРТ-ответов у больных с последствиями черепно-мозговой травмой является одной из форм проявления церебральной дисфункции. Наблюдаемая в динамике трансформация ответа от мультифокального к локальному типу сопряжена     с текущим или отдаленным улучшением моторной активности, а также регрессом других клинических нарушений, и может рассматриваться как прогностически благоприятный признак течения посттравматической болезни.

1. Bigler E.D.,Wilde E.A. Quantitative neuroimaging and the prediction outcome following traumatic brain injury. Frontiers Human Neurosci. 2010; 4 (3): 228–234. http://doi.org/10.3389/fnhum.2010.00228

2. Потапов А.А., Данилов Г.В., Сычев А.А., Захарова Н.Е., Пронин И.Н., Савин И.А., Ошоров А.В., Полупан А.А., Александрова Е.В., Струнина Ю.В., Лихтерман Л.Б., Охлопков В.А., Латышев Я.А., Челушкин Д.М., Баранич А.И., Кравчук А.Д. 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. http://doi.org/10.17116/neiro2020840415

3. Штарк М.Б., Коростышевская А.М., Резакова М.В., Савелов А.А. Функциональная магнитно-резонансная томография и нейронауки. Успехи физиологических наук. 2012; 43 (1): 3–29.

4. Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., Челяпина М.В., Дубровская Л.П., Симонова О.А., Фадеева Л.Н., Пронин И.Н., Корниенко В.Н. Структурно-функциональные особенности работы мозга при выполнении и представлении двигательных нагрузок у здоровых людей (ЭЭГ и фМРТ исследования). Журнал высшей нервной деятельности. 2013; 63 (3): 316–327. http://doi.org/10.7868/S0044467713030039

5. Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., Челяпина М.В., Дубровская Л.П., Симонова О.А., Смирнов А.С., Трошина Е.М., Корниенко В.Н. ФМРТ и ЭЭГ реакции мозга здорового человека при активных и пассивных движениях ведущей рукой. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2014; 64 (5): 388–399. http://doi.org/10.7868/S0044467714050049

6. Жаворонкова Л.А., Морареску С.И., Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Купцова С.В., Смирнов А.С., Машеров Е.Л., Пронин И.Н. ФМРТ-реакции мозга при выполнении двигательных нагрузок у пациентов с черепно-мозговой травмой. Физиология человека. 2018; 44 (5): 2–9. http://doi.org/10.1134/S0131164618050168

7. Фролов А.А., Федотова И.Р., Гусек Д., Бобров П.Д. Ритмическая активность мозга и интерфейс мозг-компьютер, основанный на воображении движений. Успехи физиологических наук. 2017; 48 (3): 72–91.

8. Van de Winckel A., Klingels K., Bruyninckx F., Wenderoth N., Peeters R., Sunaert S., Van Hecke W.,De Cock P., Eyssen M., De Weerdt W., Feys H. How does brain activation differ in children with unilateral cerebral palsy compared to typically developing children, during active and passive movements, and tactile stimulation? An fMRI study. Res. Dev. Disabil. 2013. 34 (1): 183–197. https://doi.org/10.1016/j.ridd.2012.07.030

9. Weiss C., Nettekoven C., Rehme A., Neuschmelting V., Eisenbeis A., Goldbrunner R., Grefkes C. Mapping the hand, foot and face representations in the primary motor cortex – Retest reliability of neuronavigated TMS versus functional MRI. NeuroImage. 2013. 66: 531–543.

10. Weinstein M., Green D., Rudisch J., Zielinski I.M., Benthem-Muñiz M., Jongsma M.L.A., McClelland V., Steenbergen B., Shiran S., Ben Bashat D., Barker G.J. Understanding the relationship between brain and upper limb function in children with unilateral motor impairments: a multimodal approach. Eur. J. Paediatr. Neurol. 2018; 22 (1): 143–154. https://doi.org/10.1016/j.ejpn.2017.09.012

11. Болдырева Г.Н., Жаворонкова Л.А., Шарова Е.В., Мигалев А.С., Скорятина И.Г., Фадеева Л.М., Подопригора А.Е., Пронин И.Н., Корниенко В.Н. ЭЭГ – фМРТ анализ функциональной специализации мозга человека в норме и при церебральной патологии. Медицинская визуализация. 2012; 1: 16–26.

12. Мухина Т.С., Шарова Е.В., Болдырева Г.Н., Жаворонкова Л.А., Смирнов А.С., Куликов М.А., Александрова Е.В., Челяпина М.В., Машеров Е.Л., Пронин И.Н. Особенности нейроанатомии активных движений руки у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой (анализ данных функциональной магнитно-резонансной томографии). Журнал неврологии, нейропсихиатрии, психосоматики. 2017; 9 (1): 27–33. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2017-1-27-33

13. Sharova E., Boldyreva G., Zhavoronkova L., Smirnov A., Azarov A., Mukhina T., Gavron A., Kulikov M., Alexandrova E., Pronin I. FMRI analysis of the human brain’s neuroplasticity as a basis of movement disorders compensation after traumatic brain injury. Accepted abstracts of ECCN. Clin. Neurophysiol. 2017; 128 (9): e278-e279. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2017.07.320

14. Добрынина Л.А., Кремнева Е.И., Коновалов Р.Н., Кадыков А.С. Функциональная реорганизация сенсомоторной коры при двигательных нарушениях различной выраженности у больных с хроническими супратенториальными инфарктами. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2012; 6 (3): 4–13. https://doi.org/10.17816/psaic267

15. Diao Q., Liu J., Wang C., Cao C., Guo J., Han T., Cheng J., Zhang X., Yu C. Gray matter volume changes in chronic subcortical stroke: A cross-sectional study. NeuroImage: Clin. 14 (2017): 679–684. http://dx.doi.org/10.1016/j.nicl.2017.01.031

16. Бушенева С.Н., Кадыков А.С., Черникова Л.А. Влияние восстановительной терапии на функциональную организацию двигательных систем после инсульта. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2007; 2: 4–8. https://doi.org/10.17816/psaic439

17. Abela E., Seiler A., Missimer J.H., Federspiel A., Hess C.W., Sturzenegger M., Weder B.J., Wiest R. Grey matter volumetric changes related to recovery from hand paresis after cortical sensorimotor stroke. Brain Struct Funct. 2015; 220: 2533–2550. https://doi.org/10.1007/s00429-014-0804-y

18. Yong Zhang, Kuang-Shi Li, Yan-Zhe Ning, Cai-Hong Fu, Hong-Wei Liu, Xiao Han, Fang-Yuan Cui, Yi Ren, , Yi-Huai Zou . Altered structural and functional connectivity between the bilateral primary motor cortex in unilateral subcortical stroke . A multimodal magnetic resonance imaging study. Medicine. 2016; 95: 31(e4534). http://dx.doi.org/10.1097/MD.0000000000004534

19. Gaberova K, Pacheva I. , Ivanov I. Task-related fMRI in hemiplegic cerebral palsy -A systematic review. J. Eval. Clin. Pract. 2018; 24 (4): 839–850. https://doi.org/10.1111/jep.12929.

20. McPeak L.A. Physiatric history and examination. In: Braddom R., ed. Physical medicine and rehabilitation. W.B. Saunders Company, 1996: 3–42.

21. Добрынина Л.А., Кремнева Е.И., Коновалов Р.Н., Кадыков А.С. Использование пассивной двигательной парадигмы в оценке сенсомоторной системы методом функциональной МРТ. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2011; 5 (3): 10–19.

22. Саенко И.В., Морозова С.Н., Змейкина Э.А., Коновалов Р.Н., Червяков А.В., Пойдашева А.Г., Черникова Л.А., Супонева Н.А., Пирадов М.А., Козловская И.Б. Изменение функциональной коннективности моторных зон при использовании мультимодального экзоскелетонного комплекса “Регент” в нейрореабилитации больных, перенесших инсульт. Физиология человека. 2016; 42 (1): 64–72. https://doi.org/10.7868/S013116461601015X

23. Болдырева Г.Н., Ярец М.Ю., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., С.В. Купцова, Челяпина-Постникова М.В., Машеров Е.Л., Куликов М.А., Смирнов А.С., Пронин И.Н. Особенности фМРТ-реакций мозга при двигательных нагрузках у пациентов с легким посттравматическим гемипарезом. Журнал высшей нервной деятельности. 2020; 70 (5): 579–589. https://doi.org/10.31857/S0044467720050044

24. Хараузов А.К., Васильев П.П., Соколов А.А., Фокин В.А., Шелепин Ю.Е. Анализ изображений функциональной магнитно-резонансной томографии головного мозга человека в задачах распознавания текстур. Оптический журнал. 2018; 85 (8): 22–28. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-08-22-28

25. Kou Z., Iraji A. Imaging brain plasticity after trauma. Neural. Regen. Res. 2014; 9 (7): 693–700. https://doi.org/10.4103/1673-5374.131568

26. Шарова Е.В., Болдырева Г.Н., Лысачев Д.А. , Куликов М.А., Жаворонкова Л.А., Челяпина-Постникова М.В., Попов В.А. , Трошина Е.М. , Александрова Е.В. , Смирнов А.С. , Скорятина И.Г. ЭЭГ-корреляты пассивного движения руки у пациентов с черепно-мозговой травмой при сохранном двигательном фМРТ ответе. Физиология человека. 2019; 45 (5): 30– 40. https://doi.org/10.1134/S0131164619050175

27. Zang K., Johnson B., Ray W., Sebastianelli W., Slobounov S. Are functional deficits is concussed individuals consistent with white matter structural alterations: combined FMRI and DTI study. Exp Brain Res. 2010; 204 (1): 57–70. https://doi.org/10.1007/s00221-010-2294-3

28. Кадыков А.С., Бархатов Ю.Д. Значение состояния различных проводящих путей головного мозга в восстановлении функции ходьбы у пациентов, перенесших инсульт. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2014; 8 (3): 45–48. https://doi.org/10.17816/psaic172

29. Prosperini L., Di Filippo M. Beyond clinical changes: Rehabilitation induced neuroplasticity in MS. Multiple Sclerosis J. 2019; 25 (10): 1348–1362. https://doi.org/10.1177/1352458519846096