Hvordan kan hjernens plastisitet utnyttes i
Hvordan kan hjernens plastisitet utnyttes i rehabiliteringen etter hjerneslag? Astrid Gjerdrum Hornslien MD, PhD Fjernundervising Fysikalsk medisin og rehabilitering 01.03.16 ► Hjerneslag ► Hjernens plastisitet hos voksne ► Hjernens plastisitet etter hjerneslag ► Hvordan utnytte hjernens plastisitet i rehabiliteringen etter hjerneslag? ► Hjerneslag ► Hjernens plastisitet hos voksne ► Hjernens plastisitet etter hjerneslag ► Hvordan utnytte hjernens plastisitet i rehabiliteringen etter hjerneslag? Hjerneslag • «Hjerneslag er en plutselig oppstått fokal eller global forstyrrelse i hjernens funksjoner av vaskulær årsak som vedvarer i mer enn 24 timer eller fører til død»1 • I Norge2 – 15.000 mennesker/år – Tredje hyppigste dødsårsak – Viktigste årsak til funksjonshemming blant eldre (kognitiv, motorisk, sensorisk og visuell) 1 WHO 2 www.slag.no Hjerneslag Aktive nerveceller Inaktive nerveceller Celledød og nekrose Hjerneslag Image Copyright Ralf Juergen Kraft, 2012 via www.slag.no ► Hjerneslag ► Hjernens plastisitet hos voksne ► Hjernens plastisitet etter hjerneslag ► Hvordan utnytte hjernens plastisitet i rehabiliteringen etter hjerneslag? Hjernens plastisitet = hjernens formbarhet • Formes i samspill med omgivelser • Nervebaner og nervekoblinger finjusteres → effektiv og presis utførelse • Mest uttalt hos barn i utviklingen av hjernen Hjernens plastisitet • Nyere forskning: voksne hjernen mer plastisk enn tidligere antatt • Livslang evne til funksjonell og morfologisk endring • Forutsetning for å lære nye oppgaver • Forutsetning for opptrening etter skade i hjernen Hjernen Hvit substans myeliniserte nervefibre (axon) gliaceller Grå substans (cortex) nevroner umyeliniserte nervefibre https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/imagepages/18117.htm Synapser Cellelegeme Axonende Dentrit ndla.no Nevrotransmitter Reseptor Hjernens plastisitet • Subcellulært nivå: synaptisk plastisitet • Cellulært nivå: nevrogenese • Makroskopisk nivå: makrostrukturell plastisitet Hjernens plastisitet • Subcellulært nivå: synaptisk plastisitet • Cellulært nivå: nevrogenese • Makroskopisk nivå: makrostrukturell plastisitet Synaptisk plastisitet «Neurons that fire together wire together» nydannes elimineres styrkes svekkes Synaptisk plastisitet • Plastisiteten i den voksne hjernen er hovedsakelig synaptisk • Aktivitetsavhengige nevrale forandringer • Involvert i alle former for trening og funksjonsforbedring Synaptisk plastisitet Nydanning og eliminering ↑ ↓ • Fysisk aktivitet • Læring • Sosialt miljø • Inaktivitet • Kronisk stress • Sosial isolasjon Synaptisk plastisitet Nydanning og eliminering • Synapser hovedsakelig stabile • Liten gruppe kan nydannes og tilbakedannes ila timer1 2 1 Holtmaat 2 Moser et al. Nat Rev Neurosci, 2009 et al. Proc Natl Acad Sci USA, 1994 Synaptisk plastisitet Styrking og svekking • Langtidspotensiering (synkron aktivering av synapser) → styrking • Langtidssvekking (usynkron aktivering av synapser ) → svekking • Koblinger i hjernen forsterkes • Viktig rolle i læring og hukommelse1,2 1Whitlock et al. Science, 2006 et al. Science, 2006 2Pastalkova Hjernens plastisitet • Subcellulært nivå: synaptisk plastisitet • Cellulært nivå: nevrogenese • Makroskopisk nivå: makrostrukturell plastisitet Cellulær plastisitet Nevrogenese • Nevral stamcelle eller forløpercelle deles og differensieres → ny funksjonell nervecelle1 • Livslang2,3 • Funksjonell og patofysiologisk betydning 1 Eriksson et al. Nat Med, 1998 Spalding et al. Cell 2013 3 Ernst et al. Cell 2014 2 Cellulær plastisitet Nevrogenese • Hippocampus (gyrus dentatus) – Ingen migrasjon • Subventrikulært – Gnagere: migrerer til luktelappen – Mennesker: migrerer til striatum (koordinasjon, kognisjon, emosjoner?) Kempermann. Cell 2014 Ernst et al. Cell, 2014 Cellulær plastisitet ↑ ↓ Lledo et al. Nat Rev Neurosci, 2006 Hjernens plastisitet • Subcellulært nivå: synaptisk plastisitet • Cellulært nivå: nevrogenese • Makroskopisk nivå: makrostrukturell plastisitet Makrostrukturell plastisitet Aktivitetsavhengig (kortikal) reorganisering • Endringer i sentralnervøs struktur som kan måles radiologisk (MR-basert billeddiagnostikk) • Daglig, intensiv og langvarig trening → økt hastighet og bedret presisjon → ansvarlig del av cortex øker i størrelse Draganski et al. Nature, 2004 Makrostrukturell plastisitet Grå substans↑ 3% Draganski et al. Nature, 2004 Makrostrukturell plastisitet Observerte forandringer skyldes • endringer i grå substans (nydanning av nerveceller og synapser) • endringer i hvit substans (flere og tettere aksoner) • endringer ekstranevronalt (flere og større gliaceller og angiogenese) Zatorre et al. Nat Neurosci, 2012 ► Hjerneslag ► Hjernens plastisitet hos voksne ► Hjernens plastisitet etter hjerneslag ► Hvordan utnytte hjernens plastisitet i rehabiliteringen etter hjerneslag? Hjernens plastisitet etter hjerneslag • Synaptisk plastisitet ↑ • Cellulær plastisitet ↑ → makrostrukturelle forandringer Synaptisk plastisitet etter hjerneslag Før hjerneslag Figur fra Dietrichs. Tidsskr Nor Lægeforen, 2007 Etter hjerneslag Cellulær plastisitet etter hjerneslag • Hos forsøksdyr øker nevrogenensen i hippocampus og i subventrikulærsonen • Arbeider har påvist migrasjon av umodne nerveceller fra subventrikulærsonen til infarserte områder i striatum Jin K et al. Proc Natl Acad Sci USA, 2006 Marti-Fabregas et al. Neurology 2010 Magnusson et al. Science 2014 Makrostrukturell plastisitet etter hjerneslag Hjerneslag Nudo et al. Science 1996 Figur fra Dietrichs. Tidsskr Nor Lægeforen, 2007 ► Hjerneslag ► Hjernens plastisitet hos voksne ► Hjernens plastisitet etter hjerneslag ► Hvordan utnytte hjernens plastisitet i rehabiliteringen etter hjerneslag? Rehabilitering «(…) tidsavgrensede, planlagte prosesser med klare mål og virkemidler, hvor flere aktører samarbeider om å gi nødvendig bistand til pasientens og brukerens egen innsats for å oppnå best mulig funksjons- og mestringsevne, selvstendighet og deltakelse sosialt og i samfunnet» §3 Forskrift om habilitering og rehabilitering, individuell plan og koordinator (for-2011-12-16-1256) Rehabilitering etter hjerneslag Mål om å oppnå bedre funksjon − gjenvinne tapt funksjon − kompensere for tapt funksjon Rehabilitering etter hjerneslag Målrettet trening ↕ Spontane plastiske prosesser ↑ Medisinsk behandling Spontane plastiske prosesser • Avhenger av mange faktorer, deriblant – Størrelse på infarktet – Lokalisasjon til infarktet – Pasientens alder – Funksjonsevne før infarktet • I tillegg bidrar reperfusjon og tilbakegang av ødem og penumbra til spontan bedring av tapt funksjon Buma et al. Restor Neurol Neurosci, 2013 Spontane plastiske prosesser Sensitiv periode 30 dager Langhorne et al. Lancet, 2011 90 dager Målrettet trening • Tidspunkt? • Intensitet? • Hvilken aktivitet? Målrettet trening • Ingen generelle aksepterte guidelines • Ingen konkrete anbefalinger vedrørende tid, intensitet og type opptrening • Små studier, uklare endepunkt, oppstart > 6 måneder • Kompleks prosess der funksjoner gjenopprettes, substitueres og kompenseres Wahl og Schwag. Front Hum Neurosci, 2014 Tidspunkt og intensitet • «Jo tidligere jo bedre»? • Dyrestudier har vist sprikende resultat − økt celledød ved umiddelbar intensiv trening1,2 − økt makrostrukturell plastisitet ved oppstart ila den første uken3 • AVERT: 2104 pasienter med hjerneslag (iskemisk og blødning) randomisert < 24 timer til tidlig, hyppig og mer intensiv mobilisering4 − signifikant dårligere funksjon (mRS) for intervensjonsgruppen etter 3 måneder 1 Risedal et al. J Cereb Blood Flow Metab, 1999 2 Humm et al. Exp Neurol, 1999 3 4 Nudo et al. Curr Opin Neurobiol, 2006 Langhorne et al. Lancet 2015 Tidspunkt og intensitet Konsensus inntil videre (ESO Guidelines 2008)1 • tidlig oppstart (innenfor noen dager) • intensiv trening Explaining plasticity after stroke (EXPLICIT)2 • longitudinal studie over 5 år (pågående) • Intensiv og tidlig trening • Håper å forklare de undeliggende mekanismene for gjenvinning av funksjon 1 The European Stroke Organisation Executive Comittee. Cerebrovasc Dis, 2008 et al. BMC Neurol, 2008) 2 Kwakkel Motorisk rehabilitering • Hvilke aktiviteter fører til plastiske endringer i hjernen? • Kan bruke funksjonell billeddiagnostikk for å velge de aktivitetene som fører til størst makrostrukturell plastisitet «Beriket rehabilitering» Rotter: Sosial, sensomotorisk og kognitiv stimulering kombinert med daglige repetitive målrettede oppgaver → bedret motorisk gjenvinning1 → økt synaptisk aktivitet i området rundt infarktet2 1 2 Murphy oh Corbett. Nat Rev Neurosci, 2009 Clarke et al. J Cereb Blood Flow Metab, 2014 Motorisk rehabilitering Langhorne et al. Lancet Neurol, 2009 Motorisk rehabilitering Constraint-induced movement therapy (CIMT)1 − Repetitive og målrettede oppgaver med affiserte arm − Økt kortikal aktivitet i den affekterte hjernehalvdelen og minsket aktivitet i den uaffekterte hjernehalvdelen (fMRI)2 − Cochrane 2015: Begrenset gjenvinning av tapt funksjon og ikke bedre enn andre aktiviteter3 1 Taub et al. Arch Phys Med rehabil, 1993 Sunderland og Tuke. Neuropsychol Rehabil, 2006 3 Corbetta et al. Cochrane Database Syst Rev, 2015 2 Motorisk rehabilitering • Aktiv trening → bilateral aktivering • Intensiv trening → økt bilateral aktivering Dag 2 Dag 6 Dag 9 Grefkes og Fink. Lancet 2014. Basert på data fra Rehme et al. Neuroimage 2011. Dag 11 3 mnd Språkrehabilitering • Afasi – vansker med å snakke, forstå, lese og skrive • Hvilke aktiviteter fører til plastiske endringer i hjernen? • Kan bruke funksjonell billeddiagnostikk for å velge de aktivitetene som fører til størst makrostrukturell plastisitet Språkrehabilitering • Begrenset kunnskap om hvilke tiltak som er effektive • Tidlig start og høy intensitet → styrker synapser • Koblinger mellom sensomotoriske områder og språkområder i hjernen (Broca og Wernicke) Berthier og Pulvermüller. Nat Rev Neurol, 2011 Språkrehabilitering • Constraint-induced aphasia therapy (CIAT)1 – Intensiv språktrening i grupper der pasienter blir trent til å stille spørsmål og utføre oppgaver med visulle hinder seg imellom – Reorganisering av frisk hjernebark rundt skadet område og i relaterte områder i motsatt hjernehalvdel – Cochrane 2010: Begrenset gjenvinning av tapt funksjon og ikke bedre enn andre aktiviteter2 1 Berthier 2 Kelly og Pulvermüller. Nat Rev Neurol, 2011 et al. Cochrane Database Syst Rev, 2010 Medisinsk behandling • Mange studier, sprikende resultat • SSRI (antidepressiva) − Økt angiogenese1, nevrogenese2 og antiinflammatorisk3 effekt? − FLAME: 118 pasienter ble randomisert til SSRI 5-10 dager etter hjerneslag → bedre funksjonsnivå etter 3 mnd, justert for depresjon − Flere større pågående studier 1 Allaman et al. Psychopharmacology, 2011 Li et al. J Neurosci Res, 2009 3 Lim et al. J Neurosci Res, 2009 2 Medisinsk intervensjon • Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) øker nevronenes overlevelse, synaptisk plastisitet, angionegese og nevrogenese1 • Stamcelleterapi → nevrogenese ↑ 2,3,4 • Transcranial magnetic stimulation (TMS) og direct current stimulation (tDCS) → Kan øke aktiviteten i den affiserte hjernehalvdelen og hemme aktiviteten i den uaffiserte hjernehalvdelen5 1 Park og Poo. Nat Rev Neurosci, 2013 Zhang et al. Stroke, 2011 3 Erlandsson et al. Exp Neurol, 2011 2 4 5 Eckert et al. J Cereb Blood Flow, 2013 Ward et al. Brain 2003 Oppsummering • Hjernens plastisitet er en forutsetning for å tilegne seg nye oppgaver • Hjernen er mer plastisk hos voksne enn tidligere antatt • Hjernens plastisitet er økt etter hjerneslag • Per i dag er tidlig og intensiv rehabilitering den beste behandlingen etter hjerneslag og spesielt ved aktivering av den affiserte hjernehalvdelen Fremtiden? Wahl og Schwab. Front Hum Neurosci, 2014
© Copyright 2024