Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2022, T. 72, № 5, стр. 690-696

Динамика альфа-ритма ЭЭГ как биомаркер обучения новым двигательным навыкам после операции по аутотрансплантации мышц у детей больных артрогрипозом

Е. Д. Благовещенский 1*, О. Е. Агранович 2, М. М. Корякина 1, Д. О. Бредихин 1, А. Н. Шестакова 1

1 Центр нейроэкономики и когнитивных исследований, Институт когнитивной нейронауки, Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики
Москва, Россия

2 НИИ детской ортопедии им. Т. Турнера
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: eblagovechensky@hse.ru

Поступила в редакцию 15.03.2022
После доработки 15.04.2022
Принята к публикации 26.04.2022

Аннотация

Обучение новым навыкам движения является критическим фактором при лечении определенных моторных заболеваний. Так, при лечении у детей с врожденной атрофей бицепса (артрогрипоз) применяется инновационная методика, связанная с аутотрансплантацией донорских мышц, которые начинают выполнять роль нефункционирующего бицепса. В этом случае после операции пациент сталкивается с уникальной ситуацией – имеется возможность выполнять паттерны движения, которые никогда не выполнялись до операции. Возможно, выполнение новых движений не всегда связанна только с эффектами хирургической операции, но и с необходимыми нейропластическими перестройками в центральной нервной системе. В данном исследовании были проанализированы изменения в наиболее выраженной нейродинамической составляющей активности мозга – α ритме – в контексте обучения новым двигательным паттернам у детей после вышеупомянутой операции. Обнаружено, что у некоторых пациентов существенный прогресс двигательных навыков коррелирует со скачкообразным увеличением мощности в альфа-диапазоне ЭЭГ. Это, возможно, указывает, что α ритм может быть также биомаркером и предиктором эффективности операции по аутотрансплантации мышц в случае лечения артрогрипоза.

Ключевые слова: моторные заболевания, ЭЭГ, биомаркер реабилитации, абилитация, моторные навыки

Список литературы

  1. Adkins A.N., Dewald J.P.A., Garmirian L.P., Nelson C.M., Murray W.M. Serial sarcomere number is substantially decreased within the paretic biceps brachii in individuals with chronic hemiparetic stroke. Proc Natl Acad Sci. 2021. 118(26).

  2. Agranovich O.E., Kochenova E.A., Oreshkov A.B., Trofimova S.I., Petrova E.V., Gabbasova E.L. Evaluation of unipolar transfer of the latissimus dorsi to flexor antebrachii in patients with arthrogryposis. Genij Ortop. 2019. 25(1): 42–48.

  3. Blagoveschenskiy E.D., Agranovich O.E., Kononova E.L., Baindurashvili A.G., Nazarova M.A., Shestokova A.N. Characteristics of electrophysiological activity of the cerebral cortex in children with arthrogryposis. Neuromuscul Dis. 2018. 8(2): 25–32.

  4. Blagovechtchenski E.D., Agranovich O.E., Kononova Y., Nazarova M., Nikulin V.V. Perspectives for the Use of Neurotechnologies in Conjunction With Muscle Autotransplantation in Children. Front Neurosci. 2019. 13:99.

  5. Brinkman L., Stolk A., Dijkerman H.C., de Lange F.P., Toni I. Distinct Roles for Alpha- and Beta-Band Oscillations during Mental Simulation of Goal-Directed Actions. J Neurosci. 2014. 34(44): 14783–14792.

  6. Chen R., Corwell B., Yaseen Z., Hallett M., Cohen L.G. Mechanisms of Cortical Reorganization in Lower-Limb Amputees. J Neurosci. 1998. 18(9): 3443–34450.

  7. Grefkes C., Ward N.S. Cortical Reorganization After Stroke: How Much and How Functional? http://dx.doi.org/101177/1073858413491147. 2013. 20(1): 56–70.

  8. Hardstone R., Poil S.S., Schiavone G., Jansen R., Nikulin V.V., Mansvelder H.D. Detrended Fluctuation Analysis: A Scale-Free View on Neuronal Oscillations. Front Physiol. 2012. 3: 450.

  9. Maris E., Oostenveld R. Nonparametric statistical testing of {EEG}- and {MEG}-data. J Neurosci Methods. 2007. 164(1): 177–190.

  10. Mikati M.A. Arthrogryposis, renal tubular acidosis and cholestasis syndrome: spectrum of the clinical manifestations. Clin Dysmorphol. 2007. 16(1): 71.

  11. Morrey B.F., Askew L.J., Chao E.Y. A biomechanical study of normal functional elbow motion. J Bone Joint Surg Am. 1981. 63(6): 872–877.

  12. Oishi S., Agranovich O., Zlotolow D., Wall L., Stutz C., Pajardi G. Treatment and outcomes of arthrogryposis in the upper extremity. Am J Med Genet Part C Semin Med Genet. 2019. 181(3): 363–371.

  13. Rossini P.M., Burke D., Chen R., Cohen L.G., Daskalakis Z., Di Iorio R., Ziemann U. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clin Neurophysiol. 2015. 126(6): 1071–1107.

  14. Traversa R., Cicinelli P., Bassi A., Rossini P.M., Bernardi G. Mapping of motor cortical reorganization after stroke. A brain stimulation study with focal magnetic pulses. Stroke. 1997. 28(1): 110–117.

  15. Traversa R., Cicinelli P., Pasqualetti P., Filippi M., Rossini P.M. Follow-up of interhemispheric differences of motor evoked potentials from the “affected” and “unaffected” hemispheres in human stroke. Brain Res. 1998. 803(1–2): 1–8.

  16. Van Bosse H.J.P., Pontén E., Wada A., Agranovich O.E., Kowalczyk B., Lebel E., et al. Treatment of the Lower Extremity Contracture/Deformities. J Pediatr Orthop. 2017. 37: S16–23.

  17. Van Heest A., Waters P.M., Simmons B.P. Surgical treatment of arthrogryposis of the elbow. J Hand Surg Am. 1998. 23(6): 1063–1070.

  18. Vargas C.D., Aballéa A., Rodrigues É.C., Reilly K.T., Mercier C., Petruzzo P. Re-emergence of hand-muscle representations in human motor cortex after hand allograft. Proc Natl Acad Sci. 2009. 106(17): 7197–7202.

  19. Ward L.M. Synchronous neural oscillations and cognitive processes. Trends Cogn Sci. 2003. 7(12): 553–559.

Дополнительные материалы отсутствуют.