1. Elemente de neurobiologie in afectiunile nevraxiale

Degenerarea si regenerarea fibrei nervoase (Stefanache)Fibrele nervilor periferici, prelungiri ale neuronilor din cornul anterior al maduvei (pentru fibrele

motorii), ale neuronilor din ganglionii spinali (pentru fibrele senzitive) sau ganglioni ai lantului simpatic (pentru fibrele vegetative) sunt constituite din axoni in jurul carora se infasoara celulele Schwann care vor forma teaca de mielina. Pentru unele fibre, numite mielinizate, fiecare celula Schwann este anexata unui singur axon, in jurul caruia se infasoara si se diferentiaza pentru a constitui un segment al tecii de mielina (care este relativ groasa). Pentru alte fibre, numite amielinice, fiecare celula Schwann inconjoara mai multi axoni si nu produce decat o minuscula teaca de mielina care nu este vizibila la microscopul optic.

Majoritatea fibrelor nervilor periferici sunt fibre mielinizate. Reamintim de aceea ca structura fibrei care, pe o sectiune longitudinala, la coloratia cu acid osmic prezinta central o banda clara care este neuritul (cilindraxonul), flancata de doua benzi paralele de culoare neagra (teaca de mielina) intrerupta din loc in loc de strangulatiile Ranvier.

La periferia tecii de mielina se gaseste teaca Schwann sau neurilema, o membrana transparenta formata din celule Schwann. La exterior urmeaza alta teaca conjunctiva, teaca lui Henle sau endonervul alcatuit din fibre reticulate printre care se afla si nuclei de fibrocite.

Din punct de vedere functional, luand drept criteriu viteza de conducere a impulsului nervos (care este proportionala cu diametrul fibrei), fibrele nervoase se clasifica in:

Fibre de tip A, subgrupele alfa, beta, delta si gama; sunt mielinizate, cu diametrul intre 5-20 microni si viteza de conducere 90-120m/s; sunt fibre somatice aferente si eferente;

Fibrele de tip B, putin mielinizate cu diametrul intre 1-3 microni, viteza de conducere 3-6m/s; sunt fibre preganglionare simpatice;

Fibrele de tip C, nemielinizate, cu diametrul de 0,25-1 micron, viteza de 0,5-2m/s; sunt fibre simpatice si parasimpatice postganglonare si fibre aferente de la termo- si nociceptori;

Astfel, radacinile dorsale ale nervilor rahidieni contin axoni mielinizati A si amielinici C, iar radacinile anterioare contin fibre tipa A, B si un numar mic de fibre amielinice C.

Pentru o functie normala a neuronului integritatea acestuia – corp si prelungiri este absolut obligatorie. Lungimea fibrelor nervoase le face insa pe acestea deosebit de vulnerabile. In acelasi timp axonul si teaca de mielina nu au aceeasi vulnerabilitate la diversi agenti patogeni, astfel incat acestia initial pot fi afectati izolat. Datorita insa simbiozei stranse intre aceste doua componente ale fibrelor nervoase o leziune persistenta a uneia va duce in final si la compromiterea celilalte.

Totusi morfopatologic se descriu doua mari categorii de neuropatii: Neuropatii axonale; Neuropatii demielinizante;

Neuropatiile axonale – leziunea intereseaza primitiv axonul insusi sau corpul celular al neuronului, leziunile mielinei constituindu-se secundar.

Pot imbraca aspect de:o Degenerescenta waleriana;o Axonopatie distala retrograda;

Neuropatii demielinizante – leziunile primitive intereseaza celulele Schwann si mielina, de la un nod Ranvier la altul (demielinizare segmentara). Axonul este prezervat, dar poate totusi prezenta unele alterari morfologice. Acest tip de degenerare se intalneste in neuropatiile difeterice, in unele neuropatii genetice, in poliradiculo-nevrita Guillan-Barre si se insoteste de o incetinire marcata a vitezei de conducere, dar si de reducerea amplitudinii potentialului de nerv.

1

Clasificarea leziunilor nervoase, fiziopatologie

Leziunile nervoase pot fi :a) fara intreruperea continuitatii:

- compresiune;- contuzii;- elongatii.

b) cu intreruperea continuitatii:- sectiuni partiale sau totale;- defecte nervoase.

FiziopatologieAtunci cand un nerv este lezat, capetele sale, distal si proximal de leziune, sufera modificari, reactii ce sunt clasificate in modificari degenerative si regenerative

Degenerescenta retrograda constituie totalitatea modificarilor ce apar in portiunea proximala a nervului adica la nivelul corpului celular si axonului proximal de sediul leziunii. Defineste degenerarea axonala care porneste de la segmentele distale ale nervului (dying-back) spre segmentele proximale. Ea ar fi legata de o perturbare a fluxului axoplasmatic care permite transportul substantelor necesare metabolismului fibrei nervoase. Acest tip de degenerare se intalneste in neuropatii toxice, metabolice sau genetice. Prezervarea unui anumit numar de axoni, prezervarea cel putin relativa a mielinei explica viteza de conducere mult timp pastrata si doar studiul potentialelor evocate (a carei amplitudine este redusa) evidentiaza intensitatea leziunii axonale. Regenerarea in acest tip de degenerare pune in joc colateralele de la fibrele nervoase ramase intacte.

Degenerescenta anterograda sau walleriana constituie totalitatea modificarilor histologice, biochimice, fiziologice ce apar in axonul distal de sediul leziunii si care traduce incapacitatea fibrei nervoase de a-si mentine integritatea structurala si functionala atunci cand este separata de corpul celular. Este consecutiva suferintei locale a axonului (sectiune, compresiune, infiltrat inflamator sau leziune vasculara a vasa nervorum) al carui segment distal degenereaza, in timp ce segmentul proximal regenereaza. In segmentul distal dupa aproxiamtiv 36 de ore incep sa apara discontinuitati in axolema, cu umflarea unor portiuni ale axonului, neurofilamentele si neurotubulii dispar, apoi axonul se fragmenteaza si dispare de asemeni. Concomitent mielina incepe sa se fragmenteze si ea , celulele Schwann prolifereaza si impreuna cu macrofagele curata resturile de mielina. Acest proces se definitiveaza la aproximativ 14 zile.

Regenerarea incepe plecand de la capatul proximal al axonului lezat sau de la colateralele axonilor vecini, care prolifereaza sub forma unor muguri axonali ce cresc apoi cu aproximativ 1mm/24ore. Facilitata prin persistenta tecii endoneuronale ea poate permite o reinervare totala, remielinizarea fiind asigurata de celulele Schwann care au ramas integre.

In acest tip de degenerare functia de conducere in capatul distal al fibrei dispare dupa cateva zile de la sectiunea nervului si reapare dupa regenerare, viteza de conducere initial mai scazuta revenind treptat la normal.Degenerescenta terminala reprezinta totalitatea modificarilor ce apar la jonctiunea fibrei nervoase cu organul efectiv (placa motorie), dupa ce este intrerupta conducerea nervoasa.Regenerarea reprezinta totalitatea modificarilor ce conduc la rezilirea relatiilor normale ce exista intre celula nervoasa si organul efector.In 1943 Seddon a definit 3 grade de leziuni nervoase (anatomofiziologic):• Neuropraxia - consta in intreruperea temporara a conducerii nervoase, fara pierderea continuitatii axonale si fara modificari morfologice. Este o atingere mielinica care antreneaza un bloc de conducere, dar fara ruptura continuitatii axonale (ex. In compresiunea nervoasa de scurta durata). Degenerescenta walleriana nu se produce si functia nervoasa se restabileste spontan si in totalitate.

2

• Axonotmesis - consta in intreruperea continuitatii axonale, dar fara intreruperea tecilor de tesut conjuctiv cu pastrarea tecilor de mielina; nu apare nevrom si daca degenerescenta walleriana afecteaza toate fibrele nervoase, regenerarea axonilor se produce normal deoarece tecile au continuitatea pastrata, recuperarea poate fi completa sau aproape completa. Se intalneste in compresiunile nervoase severe, in elongatiile nervoase.

• Neurotmesis - consta in intreruperea continuitatii nervului si aparitia unui nevrom intre cele 2 capete sectionate. Apare degenerescenta walleriana si retrograda, iar recuperarea este intarziata si profund modificata, niciodata completa, chiar cu cele mai bune metode de tratament. Comporta atingere axonala si mielinica si se intalneste in compresiuni si elongatii grave, in plagi nervoase.

Gravitatea leziunii este progresiva in aceste aspecte, dar prognosticul functional depinde si de numarul de fibre din nerv interesate de leziune.In 1978 Sunderland a propus clasificarea leziunilor nervoase in 5 categorii:• Grad I

- intreruperea conducerii axonale la sediul leziunii;- continuitatea axonala este pastrata;- poate fi o demielinizare a segmentelor, dar fara degenerare walleriana;- situatia este total reversibila.

• Grad II- axonul este intrerupt si nu supravietuieste sub nivelul leziunii;- endonervul este intact;- recuperarea este completa.

• Grad III- axonul este intrerupt si dezintegrat prin degenerare walleriana;- continuitatea endonervului este pierduta si apare dezorganizarea structurii interne a fasciculelor (clinic apar in leziunile prin tractiune - elongatii);- recuperarea este lenta si de obicei incompleta.

• Gradul IV- distrugerea totala a arhitecturii interne a nervului, dar cu mentinerea continuitatii trunchiului nervos prin integritatea epinervului;- apare nevrom;- recuperarea spontana poate apare, dar rareori fara deficit functional marcat;- are indicatii de reparare chirurgicala a nervului.

• Gradul V- pierderea continuitatii trunchiului nervos;- repararea chirurgicala este obligatorie. Modificarile regenerative se caracterizeaza prin mitoza celulelor Schwann, ce incepe la aproximativ o

saptamana de la traumatism. Celulele Schwann formeaza cordoane celulare ce se aliniaza de-a lungul membranelor bazale intacte, orientand mugurii axonali din tronsonul proximal catre periferie si asigurandu-le si teaca de mielina. Regenerarea proximala apare la cateva ore dupa traumatism, cand se observa cresterea sintezei de proteine in corpul celular si a vitezei de transport axonal, iar mici muguri axonali apar la extremitatea fibrelor sectionate. Mielinizarea axonilor regenerati incepe la sfarsitul primei saptamani. Atunci cand integritatea tecilor de tesut conjunctiv (in particular a membranelor bazale) nu este intrerupta, regenerarea cresterii axonale se efectueaza fara dificultate, in cazul in care nervul a fost intrerupt, apar o serie de complicatii ce afecteaza calitatea regenerarii. Acestea sunt datorate proliferarii fibroblastilor in interiorul tubilor endoneurali, formand tesut cicatricial si blocand astfel inaintarea mugurilor axonali. Astfel apare

3

nevromul. in cazul in care s-a efectuat o sutura nervoasa perfecta (cu aproximarea corecta a capetelor nervoase), doar o parte din axonii proximali regasesc tronsoanele distale corespunzatoare, ceilalti pierzandu-se in tesutul conjunctiv sau in alti tubi endoneurali ce nu le apartin. De aceea, recuperarea nervoasa dupa o sectiune a unui nerv nu este niciodata completa.

Viteza de regenerare - este definita ca viteza de crestere a mugurilor axonali. In medie, viteza de regenerare a fibrelor senzitive este de 1-2 mm/zi, iar a celor motorii de 1-3 mm/zi.Principalii factori ce influenteaza regenerarea nervoasa:

A. Factori care tin de pacient si traumatism (necontrolabili):

a. Varsta pacientului - rezultate mai bune la copii si adulti tineri;

b. Tipul traumatismului - sectiunile simple au rezultate mai bune, deoarece zona de traumatism se intinde doar pe cativa mm proximal si distal de leziune. Leziunile prin strivire dau o zona larga de distrugere si asociaza leziuni tendinoase, vasculare sau osoase, sau leziunile cu defecte de acoperire. Prognosticul acestor leziuni este nefavorabil.

c. Nivelul de leziune - cu cat leziunea este mai proximal, cu atat mai frecvent poate apare degenerescenta neuronilor si cu atat mai lung este tronsonul distal ce trebuie parcurs de axonul regenerat. Cu cat timpul de regenerare este mai lung, cu atat devin mai apropiate modificarile degenerative in organul efector (atrofia musculara).

d. Tipul de nerv lezat - un nerv care are o componenta motorie mai mare (de exemplu nervul ulnar) va avea mai evident faptul ca regenerarea este incompleta.

e. Atitudinea pacientului fata de leziune - pacientii care sunt motivati in obtinerea recuperarii vor avea nevoie de mai putin timp si energie pentru a depasi etapa de durere, modificare a aspectului mainii, gimnastica recuperatorie.

B. Factori care tin de atitudinea terapeutica (controlabili):

a. Momentul operatiei - intotdeauna repararea primara este superioara repararii secundare. Totusi, in cazurile in care nu se poate efectua repararea primara, repararea secundara trebuie efectuata inainte de 18 luni, dupa aceasta perioada apar modificari degenerative musculare. Millesi face observatia ca rezultatele repararii nervoase pana la 6 luni de la leziune sunt mult mai bune decat cele ale repararii dupa 6 luni.

b. Tehnica repararii nervoase - neurorafia, neuroliza si grefarea nervoasa depind de experienta chirurgului in mare parte. In efectuarea acestor tehnici se va tine cont de: manuirea blanda a tesuturilor, folosirea unui numar minim de suturi pentru a obtine realinierea fasciculara, evitarea tensiunii la sediul repararii.

c. Calitatea ingrijirii post-operatorii cuprinde: protejarea tegumentului insensibil la traumatisme, imobilizarea in pozitii functionale pentru prevenirea deformarii, mobilizare pasiva pentru prevenirea redorilor articulare, programe de recuperare functionala dupa suprimarea imobilizarii.

4

NEUROPLASTICITATE (curs Popescu)

Reprezinta un fenomen prezent permanent la nivelul sistemului nervos;

Cuprinde mai multe aspecte:

dezvoltarea prenatala

dezvoltarea postnatala:

► maturarea creierului

► achizitionarea de noi acte motorii

► adaptarea in conditiile unei leziuni cerebrale

Dezvoltarea prenatala

► Inaintea formarii placi neurale celulele sunt nediferentiate (celule stem) capabile sa se trensforme in orice tip de celula in functie de zona din embrion in care sunt dispuse.

► Odata formata placa neurala celulele componente devin “programate” sa devina neuroni

Momente importante ale dezvoltarii cerebrale

► Proliferarea neuronala (devine extrem de importanta dupa formarea tubului neural);

► Migrarea si agregarea (se produce dinspre zona ventriculara spre exterior);

► astfel primele formate sunt straturile profunde si ulterior prin penetrarea acestora se formeaza si straturile superficiale.

Migrarea – teorii

1. Chemoafinitate – celula postsinaptica emite semnale chimice

2. Marcaj (Blueprint hypothesis) – prezenta unor molecule de adeziune care ghideaza traseul neuronului catre destinatie

3. Gradientul Topografic – axonii sunt ghidati de anumite gradiente chimice sau/si electrice

Agregarea

► Odata ajunsi la destinatie neuronii trebuie sa agrege pentru formarea structurilor neuronale specifice.

► Pentru aceasta intervin moleculele de adeziune celulara (neural cell adhesion molecules – NCAMs)

Moartea celulara activa

In procesul de dezvoltare 50 % din neuroni mor.

40% apare in primii 2 ani de viata, fiind apoi reactivata in perioada adolescentei. (eliberarea hormonala realizeaza finisajul “final sculpting”.

5

Este esentiala deoarece multe din celulele respective nu sunt incluse in anumite circuite sau sunt nefolositoare.

Migrarea gresita, neatingerea tintelor, limitarea numarului de neuroni per tinta sunt factori care favorizeaza moartea neuronala.

Dezvoltarea cerebrala postnatala

► Creierul uman prezinta un ritm de crestere mai lent comparativ cu alte specii atingand dezvoltarea completa spre sfarsitul pubertatii.

► Volumul cerebral creste de 4 ori de la nastere la maturitate; cresterea se datoreaza in special cresterii numarului de sinapse, mielinizarii axonale si cresterii arborizatiilor dendritice.

► In particular, cortexul prefrontal este ultima regiune cerebrala care atinge maturitatea

Sinaptogeneza

► Reprezinta suportul abilitatii analitice ► Se dezvolta diferit in diferite regiuni cerebrale ► Astfel la nivelul cortexului vizual se definitiveaza aproximativ la 4 luni postnatal in timp ce la nivelul

cortexului prefrontal densitatea maxima este atinsa in al doilea an de viata. ► Tipuri:

Sinapsa clasicaSinapse reciproceSinapse electrice

Mielinizarea

► Creste viteza conducerii nervoase ► Apare in primele luni pentru ariile senzitive si motorii in timp ce mielinizarea cortexului prefrontal

este finalizata in perioada adolescentei. ► Multe sinapse formate in perioada de dezvoltare timpurie se pierd; supraproductia de sinapse la nivelul

creierului imatur poate contribui la cresterea plasticitatii cerebrale.

Neurogeneza si plasticitatea la adult

► Date relativ recente sustin existenta neurogenezei in creierul adult.

► Aceasta a fost demonstrata in hipocamp, bulbul olfactiv si cortexul de asociatie.

► Reorganizarea functionala poate fi evidentiata in conditiile achizitiei de noi scheme motorii sau in conditii patologice prin distrugerea sau inactivarea unor structuri cerebrale.

► Multi ani plasticitatea a fost considerata ca o caracteristica a perioadei de maturare cerebrala.

► Ultimii ani prin tehnicile de neurofiziologie si imagerie functionala s-a pus in evidenta ca si la nivelul creierului adult exista fenomenul de plasticitate.

► Aceasta intervine atat la subiectii sanatosi in procesul de invatare cit si in cazul recuperarii dupa leziuni cerebrale.

Mecanisme ale neuroplasticitatii

Legea Hebb

6

Plasticitatea sinaptica

Sinaptogeneza

Cresterea axonala si regenerarea

Neuroplasticitatea cortexului senzitiv

Neuroplasticitatea cortexului motor

Legea Hebb (1949): Stimularea repetata sau persistenta a celulei A fata de B determina modificari metabolice in unul sau ambii neuroni si eventual axodendritice care moduleaza eficienta transmisiei sinaptice.

Factori care contribuie la neuroplasticitate

recrutarea de căi diferite anatomic dar similare funcţional (de ex. fibrele corticospinale neincrucisate)

Crearea unor căi noi : sinaptogeneza, arborizarea dendritică, înmugurirea neuronilor restanţi.

Întărirea unor căi sinaptice preexistente dar “mute” funcţional (mai ales la periferia leziunii). Potenţarea sinaptică.

Proliferare astrocitică

Mecanisme implicate:

Modificări ale excitabilităţii membranare

Dispariţia inhibiţiei

Creşterea transmiterii sinaptice (posibil datorită potenţării de lungă durată)

Dispariţia inhibiţiei GABAergice perilezionale (posibil prin diminuarea activităţii receptorilor GABAA)

Creşterea activităţii glutamatergice;

Factori neurotrofici

► Reprezinta o familie de proteine implicata in cresterea si supravietuirea neuronala in timpul dezvoltarii neuronale dar si mentinerea troficitatii neuronilor adulti.

► Ei sunt implicati deasemenea in regenerarea neuronala dupa leziuni.

Canalele ionice

Canalele ionice voltaj dependente - sunt modulate de diferenta de potential de o parte si de alta a membranei celulare.

Canalele ligand dependente - se deschid sub influenta unor molecule specifice care prin atasarea la receptori extracelulari determina modificari specifice ale canalului care conduc la deschiderea acestuia.

Efectele “experientei” asupra dezvoltarii

7

1. Activitatea neuronala regleaza expresia genelor care dirijeaza sinteza moleculelor de adeziune moleculara.

2. Activitatea neuronala regleaza eliberarea de neurotrofine (NGF) la nivelul terminatiilor dendritice.

► Complexitatea organizarii functionale cerebrale constitue un suport pentru plasticitate.

► Tehnicile de microstimulare intracorticala permit trasarea hartilor cerebrale si au evidentiat marea variabilitate a proiectiilor corticale.

Plasticitatea si durerea

► Durerea nu reprezinta doar o simpla integrare aferenta a stimulilor nociceptivi.

► Fenomenele de senzitizare, alodinia sau teoria portii pot fi explicate prin procese de neuroplasticitate.

► Modificarile plastice pot avea loc la nivel periferic sau central (maduva spinarii, trunchiul cerebral, structuri cerebrale superioare).

► Aceste modificari moduleaza magnitudinea raspunsului fara a avea intotdeauna un efect favorabil. Ele pot sta la baza aparitiei sindroamelor dureroase cronice.

Plasticitatea cortexului motor

► S-a demonstrat ca fiecare teritoriu muscular poate avea multiple proiectii corticale care se pot suprapune partial.

► Diferitele regiuni corticale comunica prin interemdiul unei vaste retele neuronale orizontale.

► In cadrul plasticitatii cerebrale se considera ca tocmai aceste conexiuni orizontale se pot modifica in cadrul procedului de invatare inducind astfel schimbari la nivelul hartilor motorii.

Reorganizarea functionala la nivelul ariei motorii primare

► Invatarea unei anumite scheme motorii prin repetare.

► Achizitia de noi performante motorii.

► Modificarile somato-sensoriale induse de leziunile cerebrale.

► Modificarile somatosenzoriale induse prin reducerea input (amputatii).

► În cazul unor leziuni, pot apare:

► Reorganizarea regiunilor afectate şi a altor regiuni din emisferul bolnav,

► Modificări localizate în emisferul sănătos

Tehnici folosite pentru evidentierea modificarilor functionale corticale:

► IRM funcţional

► PET

► Magnetoencefalografia

► Stimularea magnetică transcraniană8

Imaginea prin rezonanta magnetica functionala (fMRI).

► Reprezinta o tehnica neinvaziva care permite aprecierea activitatii cerebrale.

► Ea nu apreciaza direct metabolismul tesutului neural ci indirect prin aprecierea modificarilor hemodinamice.

► Rezolutie temporala 10 secunde (superioara fata de PET si inferioara fata de MEG)

► Investigatie costisitoare

► Neinvaziva

► Aprecierea debitelor sanguine cerebrale

Tomografia cu emisie de pozitroni (PET)

Foloseste trasori radioactivi (oxigen sau fluoroglucoza) care permit aprecierea activitatii metabolice la nivelul tesutului cerebral.

Rezolutie temporala de 40 sec.

Administrarea de radiotrasor

Investigatie mai costisitoare decat fMRI

Mare variatie interindividuala

Studiile arata rezultate contradictorii privind corelatia evolutiei clinice fata de modificarea hartii motorii.

Magnetoencefalografie(MEG)

► Rezolutie temporala de ordinul milisecundelor

► Rezolutie spatiala inferioara

► Extrem de costisitoare

► Propagarea potentialului de actiune in neuroni genereaza campuri magnetice de intensitate foarte mica.

► SQUIDs - Superconducting Quantum Interference Devices

► Semnalele magnetice emise de creier sunt extrem de mici.

► Necesita o camera extrem de bine izolata electromagnetic

Stimularea corticală transcraniană

► Stimularea electrică transcraniană

Excitaţie directă a axonilor cortico-spinali

► Stimulare magnetică transcraniană

9

Generează un flux de curent orientat în principal orizontal, neuronii corticospinali fiind excitaţi transsinaptic prin intermediul interneuronilor

Poate fi folosită pentru a genera o hartă corticală bidimensională

► Excitarea zonelor motorii provoacă o contracţie periferică (evidentă şi pe EMG – potenţial evocat motor PEM)

► Poate fi utilizată pentru evaluarea unei intensităţi prag a stimulării, latenţei apariţiei PEM, timpului de conducere central.

► Urmărirea acestor parametri în dinamică poate oferi informaţii asupra proceselor corticale – excitabilitate, dimensiunile ariilor motorii

Stimularea magnetică transcraniană (TMS)

► 1985 Barker & al. reuşeşte stimularea corticală neinvazivă şi nedureroasă folosind câmpul magnetic.

► 1988 David Cohen şi Shoogo Ueno au realizat primul coil (bobina magnetica) in formă de 8 (care permite o stimulare focala).

► 1987/1988 Cadwell Laboratories Inc. Au realizat stimularea repetitivă folosind un coil cu răcire cu apă.

Tipuri de stimulare magnetică

► Puls unic - se aplica un puls unic.

► Puls pereche se folosesc doua aparate cuplate pe acelaşi coil reuşindu-se descărcarea a doua pulsuri la intervale de ordinul ms.

► Stimulare repetitivă:

< 1 Hz frecvenţă scăzută (efect în principal inhibitor)

> 1 Hz frecvenţa ridicată (efect în principal facilitator)

Concluzii

► Plasticitatea cerebrala reprezinta un fenomen continuu de-a lungul vietii.

► Permite invatarea de scheme noi dar si adaptarea la noi situatii.

► Apare atat in conditii normale cat si patologice.

► Nu inseamna intotdeauna un fenomen pozitiv.

► Poate fi evidentiata prin variate tehnici de imagerie functionala

Neuroplasticitatea

• Plasticitatea include adaptările structurilor cerebrale apărute în timp ca răspus la modificarea mediului, inducand modificări funcţionale (Kolb, 1995)

• Johansson, 2000: pentru capacitatea funcţională nu contează doar “câţi” neuroni rămân ci şi modul în care aceştia funcţionează şi conexiunile pe care le vor crea

10

Plasticitatea cerebrală

• Sistemul nervos este continuu remodelat în condiţii normale şi după leziuni prin acumularea de experienţă şi învăţare ca răspuns la activităţile efectuate şi comportament.

• Activităţile repetate duc la creşterea reprezentărilor unor structuri iar restrîngerea activităţii (amputaţie, imobilizare) la alterarea reprezentărilor corticale şi subcorticale.

• În cazul unor leziuni, pot apare:

– Reorganizarea regiunilor afectate şi a altor regiuni din emisferul bolnav,

– Modificări localizate în emisferul sănătos

• Factori care contribuie la reorganizarea cerebrală:

– recrutarea de căi diferite anatomic dar similare funcţional (de ex. căi corticospinale non-piramidale)

– Crearea unor căi noi : sinaptogeneza, arborizarea dendritică, înmugurirea neuronilor restanţi.

– Întărirea unor căi sinaptice preexistente dar mute funcţional (mai ales la periferia leziunii). Potenţarea sinaptică.

– Proliferare astrocitică

• Mecanisme implicate:

– Modificări ale excitabilităţii membranare

– Dispariţia inhibiţiei

– Creşterea transmiterii sinaptice (posibil datorită potenţării de lungă durată)

– Dispariţia inhibiţiei GABAergice perilezionale (posibil prin diminuarea activităţii receptorilor GABAA)

– Creşterea activităţii glutamatergice;

• Factori determinanţi pentru neuroplasticitate

– Antrenamentul comportamental induce plasticitate morfologică şi neurochimică şi recuperare funcţională

– Procesul formării de abilităţi motorii (skill aquisition) este critic

• Factori determinanţi pentru formarea abilităţilor motorii

– Caracterele exerciţiului practic – repetiţii, feedback

– Specificitatea şi intensitatea sarcinii

• Parametrii care determină intensitatea antrenamentului

11

– Frecvenţă – numărul de sesiuni de antrenament în cursul unei săptămâni

– Intensitate – în cursul programului de antrenament

• Timp activ

• Nivel de activitate – consum energetic

• Progresivitate

– Durata antrenamentului – numărul total de şedinţe de antrenament

Corelaţii neurale ale recuperării

• După AVC apare activarea ariilor motorii asociate, şi a ariilor controlaterale

• La pacienţii urmăriţi o perioadă mai lungă de timp, activarea legată de activităţi motorii scade în unele dintre ariile recrutate suplimentar

– De cele mai multe ori o evoluţie clinică şi funcţională favorabilă se asociază cu limitarea excitaţiei

– Activarea extinsă a ariilor ipsilaterale deficitului pare a anticipa o evoluţie nesatisfăcătoare a recuperării.

– La pacienţii cu recuperare foarte bună evoluţia tiparelor de activare se apropie în timp de normal, cu realocarea unor zone vecine (periinfarct) pentru funcţiile/segmentele afectate

– În cazul căilor cortico spinale directe şi indirecte proiecţia corticală este diferită

Recuperarea după AVC

• Recuperare ”spontană” imediată

– Reluarea funcţiei circuitelor cerebrale originale restante după diminuarea proceselor patologice acute

• reperfuzia ţesuturilor ischemiate şi încetarea proceselor inflamatorii secundare

• Stare de “şoc" temporară a neuronilor vecini şi la depărtare de leziune

• Recuperare rapidă a funcţiilor în primele trei luni

– Folosirea unor circuite alternative

– Modificări plastice rapide cu ameliorarea funcţionării circuitelor originale şi a celor preexistente

– Formarea de noi conexiuni

• Recuperare mai lentă ulterior

– Permanentizarea şi optimizarea căilor alternative

– Învăţare – formare de circuite noi

– Eventual neuronogeneză, alte mecanisme

12

Recuperarea spontană imediată

• Recuperarea spontană poate varia semnificativ, chiar şi la pacienţi cu leziuni asemănătoare.

• Elementele prognostice sunt deseori contradictorii dacă sunt considerate individual

– Factori prognostici importanti:

• Caracteristicile leziunii

• Varsta

– starea de sănătate anterioară, alţi factori

• Variabilitatea evolutivă ar putea fi influenţată de:

– Evoluţia locală diferită – edem perilezional, etc

– Eficacitatea sistemului de colaterale vasculare

– Resursele de reorganizare ale sistemului nervos

• Reprezentări ale aceleiaşi funcţii în diferite arii corticale

• Prezenţa şi numărul căilor neuronale alternative

• Implicarea substanţei albe – afectarea tracturilor de substanţă albă duce la recuperare mai lentă şi mai redusă – aceasta ar putea reflecta capacitatea mai redusă de a redistribui sarcinile (Thulborn, 2001)

Deficitul motor

• Scăderea numărului de motoneuroni activaţi, a ratei de descărcare, şi afectarea sincronizării unităţilor motorii duc la dezorganizarea activităţii motorii la nivel periferic

• Dobândirea cu întârziere a forţei contractile asociată mişcărilor

Forţa dezvoltată poate varia în funcţie de poziţia articulaţiilor şi starea de precontracţie musculară

Pierderea abilităţilor motorii (îndemânării)

• Abilitatea (dexteritatea) este capacitatea de a efectua o activitate precis, rapid, raţional şi îndemânatic (Bernstein);

• Pare să implice pierderea coordonării activităţii contractile necesare pentru realizarea scopului şi adaptarea la mediu, datorată incapacităţii de a regla fin coordonarea dintre grupele musculare

• Se asociază şi tulburări de sensibilitate

• Deficit în transferul rapid şi susţinut al informaţiei între cortex şi structurile periferice

Modificări reactive şi adaptative

• Modificări fiziologice, mecanice şi funcţionale ale ţesuturilor moi

13

– Lipsa de utilizare poate duce la modificări ale masei musculare:

• Pierderea de unităţi motorii funcţionale

• Modificări ale tipului de fibre musculare

• Modificări fiziologice ale fibrelor musculare şi a metabolismului muscular,

• Creşterea redorii musculare

– Modificări ale articulaţiilor

• Proliferarea ţesutului adipos în spaţiul articular

• Atrofia cartilajului

• Slăbirea punctelor de inserţie a ligamentelor

• Osteoporoză

• Modificări de aliniere a articulaţiilor

Recuperarea în faza acută

• Caracterele leziunii (localizare, volum, tip) şi starea de sănătate anterioară AVC pot fi considerate ca fiind primul moment critic al recuperării.

• În perioada imediat post infarct excitabilitatea cortexului motor este scăzută şi reprezentările corticale sunt reduse (“alarmă corticală”)

• Sistemul nervos este puţin receptiv.

• Lipsa PEM la stimularea magnetică transcraniană se corelează cu o evoluţie puţin favorabilă.

Date de laborator

• Recuperarea intensivă imediată (după 24 de ore) are efect negativ, de creştere a ariei leziunii

– Aceasta nu pare să influenţeze rezultatul final

• Începerea recuperării la 5 zile după eveniment

– Nu s-a însoţit de creşterea leziunii

– Eficienţa a fos superioară comparativ cu începerea recuperării după 14 sau 30 zile

• În perioada cronică s-au obţinut mici ameliorări funcţionale

Date clinice

• Care este fereastra optimă de timp pentru începerea recuperării?

• Asociere între acceptarea precoce într-un centru specializat pentru reabilitare şi rezultate funcţionale mai bune

• În ultima vreme este reevaluat potenţialul recuperării în faza cronică

14

• Integrarea într-un program de mobilizare intensivă precoce (începerea fizioterapiei la 8 ore de la internarea în unitatea de stroke, comparativ cu 72 ore), cu focalizare pe obiective funcţionale a contribuit la rezultate superioare (Indredavik et al, 1999).

• Proceduri pasive

– poziţionare, menţinerea gradului de mişcare (atenţie la articulaţia umărului), elongaţii

– Previn contracturile părţilor moi

• Prevenirea şi tratarea disfagiei, a tulburărilor sfincteriene

• Poziţionarea cât mai precoce în şezut, cu sprijin iniţial

– Reduce evenimentele tromboembolice, pneumonia

– Reduce hipotensiunea posturală

Faza postacută

• Se referă la perioada de la 3-4 săptămâni după infarct, şi până la reapariţia mişcărilor voluntare şi tonusului membrelor paralizate

• Investigaţiile funcţionale pun în evidenţă activarea legată de acte motorii a unor zone întinse şi largi ale scoarţei, care se suprapun ariilor motorii asociate situate ipsi- şi controlateral faţă de leziune

• Pacientul recapătă un oarecare control asupra propriului corp.

• În funcţie de evoluţia iniţială, sunt necesare:

– Proceduri şi manevre pasive care să evite complicaţiile decubitului

– manevre active care să pregătească următoarele etape de recuperare

• Se pot realiza

– Menţinerea poziţiei aşezat

– Menţinerea echilibrului în timpul efectuării gesturilor normale cu membrele sănătoase şi bolnave,

– realizarea unor acte motorii cotidiene (poziţionarea pe pat, participă la îmbrăcat, transferul pe scaunul cu rotile)

– Creşterea forţei musculare restante sau redobândite poate începe cât mai precoce

– Folosirea membrelor afectate – integrarea în scheme motorii corecte (suport pe membrul inferior)

Ridicarea în ortostaţiune şi aşezarea

• Un număr mare de studii arată utilitatea recuperării acestor acte motorii în primele 3-4 luni după AVC

– Necesită un consum mare de energie.

– Asigură tranziţia spre realizarea mersului.

15

– Realizarea lor scade semnificativ dependenţa pacientului

• Asigură posibilitatea antrenării unor elemente care sunt indispensabile pentru mers:

– Echilibrul în ortostatism, transferul şi susţinerea greutăţii pe membrul afectat, creşterea afluxului informaţional senzitiv, cu rol important în recuperare.

• Asigură menţinerea şi creşterea formei structurilor musculo- scheletice, readaptarea la distribuţia diferită a masei corporale în ortostatism

• Dificultăţile apărute la pacienţii cu AVC se corelează cu modificări ale biomecanicii:

– Timp mai lung necesar pentru a se aşeza/ridica

– Amplitudine inegală a forţelor verticale de reacţie la sol (mult mai mici pentru membrul paretic)

Ortostaţiunea

• Nu este o poziţie statică ci un proces complex de menţinere a echilibrului

• Permite lărgirea razei de vizibilitate, a razei de acţiune a membrelor

• Trebuie antrenate

– Simetria

– Mişcările capului

• Tendinţa de cădere pe spate la privirea în sus poate fi corectată prin antepulsia şoldurilor înainte de mişcarea capului

– Pentru mişcările după un obiect (situat în oricare direcţie)

• Deplasarea masei corporale se efectuează la nivelul şoldurilor şi gleznelor, nu doar la nivelul trunchiului

• Suportul greutăţii mai mult pe membrul inferior afectat este prima etapă în realizarea suportului unilateral

Ridicarea şi menţinerea ortostaţiunii semnifică şi existenţa forţei necesare pentru propulsie în momentul reluării mersului

Mersul

• Mersul independent este indispensabil pentru majoritatea acivităţilor zilnice

• Este o acţiune complexă, care necesită mişcarea simultană şi coordonată a întregului corp.

• Evitarea căderii implică identificarea, anticiparea şi reacţia rapidă la orice factor care ar putea ameninţa stabilitatea.

• Mersul în comunitate necesită adaptarea la obstacole statice sau dinamice (trecerea străzii la semafor, uşi automate, viraje)

• Aproximativ 60-70% dintre pacienţii cu AVC reiau mersul.

16

– După unele raportări, doar 7% dintre pacienţii cu AVC reuşesc să meargă 500 m cu viteza corespunzătoare necesităţilor comunitare (1-1,5 m/s) (Hill şi colab, 1997)

• Accesorii (orteze, stimulare electrică funcţională, sprijin extern)

Mersul – obiectivele recuperării

• Prevenirea modificărilor adaptative ale ţesuturilor moi ale membrelor inferioare

• Obţinerea activităţii musculare voluntare a grupelor care controlează membrul inferior; creşterea forţei şi coordonării musculare

• Creşterea vitezei şi rezistenţei la mers

• Creşterea flexibilităţii şi adaptabilităţii la condiţiile de mediu

• Ameliorarea statusului cardiovascular

• Suportul masei corporale pe membrele inferioare

• Propulsia masei corporale

• Echilibrarea masei corporale în momentul deplasării peste unul sau ambele membre inferioare

• Controlul poziţiei halucelui şi genunchiului în momentul desprinderii de pe sol şi respectiv al contactului

• Optimizarea ritmului şi coordonării

• Ameliorarea contracţiei musculare voluntare

• Stimulare electrică, dinamometrie izokinetică, exerciţii simple active, deplasarea laterală, mersul înapoi

• Forţa cvadricepsului este critică pentru stabilitatea în mers

Recuperarea mişcărilor membrului superior

• Mişcările fine şi coordonate ale membrului superior sunt esenţiale pentru activităţile zilnice, dar mai ales pentru exercitarea profesiei.

• Cea mai mare parte dintre pacienţi nu revin la nivelul de abilitate anterior AVC.

• La hemiparetic sunt afectate atât activităţile bimanuale, cât şi dinamica generală a corpului

• Elemente cheie în activitatea mâinii

– Deplasarea acesteia la locul acţiunii şi prehensiunea ulterioară

– Posibilitatea de a privi şi de a fi atent la obiectul ţintă şi la mediul înconjurător

– Posibilitatea de a efectua ajustările posturale necesare pentru mişcările membrului superior

• Posibilitatea de a folosi informaţiile somato senzorialeRecuperarea în faza cronicăMobilizare prin constrângere (Constraint Induced Movement Therapy - CIMT)

– Ignorarea membrului după stroke (learned non-use) duce la recuperare deficitară

17

• Evitarea folosirii membrului “afectat”

• Provine din încurajarea folosirii membrului sănătos, cu apariţia de strategii care permit nefolosirea celui bolnav

• Comportament de “supresie învăţată a mişcării”

– Bazată pe cercetări asupra maimuţelor cu deaferentare periferică a membrelor

– Antrenare progresivă a mişcărilor cu relevanţă funcţională în timp ce membrul sănătos este imobilizat (Taub & Wolf, 1997)

• Împiedicarea folosirii membrului sănătos 90% din timpul de veghe timp de 2 săptămâni

Exerciţii funcţionale la limita capacităţii curente (imediat deasupra) 6 ore/zi

Recuperarea în faza cronică

• Mobilizare prin constrângere (Constraint Induced Movement Therapy - CIMT)

– Ignorarea membrului după stroke (learned non-use) duce la recuperare deficitară

• Evitarea folosirii membrului “afectat”

• Provine din încurajarea folosirii membrului sănătos, cu apariţia de strategii care permit nefolosirea celui bolnav

• Comportament de “supresie învăţată a mişcării”

– Bazată pe cercetări asupra maimuţelor cu deaferentare periferică a membrelor

– Antrenare progresivă a mişcărilor cu relevanţă funcţională în timp ce membrul sănătos este imobilizat (Taub & Wolf, 1997)

• Împiedicarea folosirii membrului sănătos 90% din timpul de veghe timp de 2 săptămâni

• Exerciţii funcţionale la limita capacităţii curente (imediat deasupra) 6 ore/zi

Recuperarea limbajului

• Recuperarea tulburărilor de comunicare este esenţială pentru o integrare eficientă în societate.

• Corelaţii anatomo-clinice: indicele de lateralitate la IRM funcţional (gradul de activare a ariilor corticale contralaterale leziunii) se corelează bine cu prognosticul recuperării.

• În ansamblul recuperării, recepţia şi expresia par a fi mai importante comparativ cu grafia şi lexia.

• Succesul recuperării sindroamelor afazice depinde de tipul şi extinderea leziunilor cerebrale, momentul începerii şi ritmicitatea recuperării, indicii de performanţă iniţiali, nivelul de pregătire, vârsta şi gradul de motivare al bolnavului

– o recepţie de peste 40% constituie un început favorabil recuperării

18

• Odată cu avansarea în vârstă creşte specializarea emisferică - lateralizarea funcţională - performanţele afazicului şi gradul său de recuperabilitate fiind mai scăzute (tendinţa descrescătoare începe la 40-45 ani)

Evolutia ariilor de activare asociate cu limbajul dupa AVC

• Recuperarea clinica a fost insotita de redistributia rapida a functiei in cadrul unei retele preexistente de mare intindere, care a asigurat refacerea rapida in cursul a cateva zile, urmata de consolidarea noii distributii in cursul lunilor urmatoare.

• Nu au fost prezente activari ale altor centri in afara celor prezenti la normali.

• Ariile de activare legate de oculomotricitate au fost normale, ceea ce indica faptul ca nu toate ariile legate de lexie au fost afectate de leziune

Recuperarea limbajului

• Limbajul este una dintre funcţiile cognitive superioare, fiind determinat de o reţea neuronală întinsă, care cuprinde numeroşi centri corticali

– O leziune a unui astfel de centru va dezechilibra întreaga reţea

• Pentru a compensa deficitul creşte activitatea celorlalte noduri.

– Activitatea cognitivă poate fi translată în celălalt emisfer

– Există dispute privind ceea ce se întâmplă cu funcţiile care ar fi localizate în noul centru dacă leziunea apare precoce (în copilărie) în cursul proceselor de lateralizare (“aglomerare”, deficit)

– La pacienţii cu durată mare a bolii pot apare scheme compensatorii cu activarea zonelor vecine infarctului.

– Ambele forme de adaptare constituie forme de plasticitate asociate cu recuperarea vorbirii

• În cazul lezării unui anumit centru, cei restanţi îşi păstrează funcţia de cele mai multe ori, repoziţionarea/compensarea privind doar pe cei deficitari (de exemplu centrii pentru mişcările oculare în timpul cititului, centrul Wernicke în cazul unei leziuni în aria lui Broca)

Stimularea electrică funcţională

• Stimulare electrică a nervilor periferici sau stimulare corticală directă

• Stimularea periferică cu scop de ameliorare funcţională sau de creştere a recuperării

– Deschiderea mâinii

– Deficitul flexiei dorsale a piciorului

• Eficienţa stimulării electrice funcţionale în recuperarea după AVC este atestată de numeroase studii de mici dimensiuni

– Studii comparative au certificat efectul suplimentar faţă de kinetoterapia simplă

– Dispozitive care permit

• Mobilizarea pasivă a membrului

19

• Mobilizarea controlată de celălalt membru superior

• Asistarea motorie a membrului (amplificarea mişcărilor spontane)

• Dispozitivele pot fi folosite în cadrul unui program de reabilitare sau ca şi “neuroproteză”, cu viză primar funcţională.

Intervenţii neurofarmacologice

• Manipularea neurotransmiţătorilor poate afecta recuperarea doar în asociere cu procedurile de reabilitare

– Facilitarea proceselor reparatorii în stadiul acut/cronic

– Facilitarea neuroplasticităţii

– Îmunătăţirea eforturilor de reabilitare

– Amfetamine

• Dovezi contradictorii privind recuperarea motorie

• Unele rezultate pozitive în recuperarea vorbirii

– levodopa

• Ameliorarea recuperării motorii în asociere cu fizioterapie

– Piracetam

• Efect pozitiv în recuperarea afaziei

– Cerebrolysin

Concluzii

• Creierul normal şi cel lezat au potenţiale diferite de adaptare – implicaţii importante la vârstnic

• Este mai bine să corelăm modificările tiparelor de activare corticală cu gradul de recuperare decât cu rezultatul final;

– plasticitatea influenţează recuperarea,

– statusul final depinde de localizarea şi dimensiunea leziunii.

• Dispariţia în timp a zonelor de activare anormale controlaterale pare să se coreleze favorabil cu o eficienţă bună a recuperării motorii

• În faza post acută, lipsa PEM la stimularea magnetică transcraniană pare să se coreleze cu o evoluţie mai puţin favorabilă

• Recuperarea urmează o succesiune de paşi esenţiali în revenirea spre funcţionarea normală a organismului. Dacă una dintre trepte nu este atinsă, atunci cele situate “mai sus” nu vor putea fi abordate.

• Programele intensive de recuperare

20

– Par să stimuleze mecanismele cerebrale de compensare/refacere, cu rezultate funcţionale mai bune

– Terapia funcţională a avut rezultate mai bune decât exerciţiile pentru creşterea forţei şi decât terapia standard

– Terapia de grup sau “în circuit” poate să asigure o motivare mai bună pacientului.

• Pentru ca pacientul să beneficieze la maxim de un act motor reînvăţat, acesta trebuie să ajungă la stadiul de “abilitate”

• Simpla reluare a mersului in conditii de spital nu este suficientă – integrarea in comunitate necesită capacitatea de adaptare şi rezolvare a problemelor ridicate de variabilele din mediu.

Bibliografie

F. Stefanache – Neurologie clinica, pg 32-36;

Cursuri Neuroplasticitate - prof Popescu

13.03.2011

21