Schlaganfall: Kann sich das Gehirn neu verdrahten, um die Genesung zu unterstützen?
Vorübergehender sensorischer Entzug kann die Genesung nach einem Schlaganfall verbessern, indem Platz für das Gehirn geschaffen wird, um sich neu zu verdrahten. Dies deutet auf neue Forschungsergebnisse der Medizinischen Fakultät der Washington University in St. Louis, MO, hin.
Ein Bericht veröffentlicht in Wissenschaftliche translationale Medizin erklärt, wie die Wissenschaftler zu diesem Schluss kamen, nachdem sie die Schlaganfallwiederherstellung bei Mäusen beobachtet hatten, deren Schnurrhaare abgeschnitten worden waren.
Das Team stellte fest, dass Mäuse nach einem Schlaganfall mit größerer Wahrscheinlichkeit die Verwendung einer Vorderpfote wiedererlangen, wenn ihre Schnurrhaare abgeschnitten wurden.
Die Schnurrhaare eines Nagetiers sind ein wichtiges Sinnesorgan mit einer reichen Nervenversorgung.
Das Tier kann seine Schnurrhaare vorwärts und rückwärts bewegen, um stationäre Objekte zu erkunden, und sie ruhig halten, um sich bewegende Objekte zu erkunden, während es sensorische Informationen an das Gehirn sendet.
Die Forscher schlagen vor, dass das Abschneiden der Schnurrhaare einer Maus das Gehirn daran hindert, sensorische Signale zu empfangen, wodurch der betroffene Bereich „plastischer“ wird und sich neu verdrahten kann, um andere Aufgaben auszuführen.
Implikationen für die Schlaganfallrehabilitation
Ein Schlaganfall tritt auf, wenn entweder ein Gerinnsel oder ein Bruch in einem Blutgefäß im Gehirn die Blutversorgung blockiert und den betroffenen Bereich daran hindert, den Sauerstoff und die Nährstoffe zu erhalten, die er benötigt, um die Zellen am Leben zu erhalten und zu arbeiten.
Die meisten Schlaganfälle werden durch Blutgerinnsel verursacht, und diese werden als ischämische Schlaganfälle bezeichnet. Ein vorübergehendes Gerinnsel, das sich selbst beseitigt, wird als vorübergehender ischämischer Anfall bezeichnet, der auch als Mini-Schlaganfall bezeichnet wird.
Wenn der betroffene Bereich des Gehirns nicht mehr das benötigte Blut erhält, sterben die Gehirnzellen ab und der entsprechende Körperteil funktioniert nicht mehr richtig oder überhaupt nicht mehr.
Oft konzentriert sich der Ansatz zur Rehabilitationstherapie, den Menschen nach einem Schlaganfall erhalten, darauf, ihnen zu helfen, die Behinderung zu kompensieren. Die Forscher schlagen vor, dass ihre Studie auf einen alternativen Ansatz hinweist.
"Unsere Ergebnisse", sagt der leitende Studienautor Jin-Moo Lee, Professor für Neurologie, "legen nahe, dass wir möglicherweise die [Schlaganfall-] Erholung stimulieren können, indem wir vorübergehend einige Gehirnimmobilien räumen und diese Region des Gehirns plastischer machen."
"Eine Möglichkeit, dies zu tun, könnte darin bestehen, ein gesundes Glied zu immobilisieren", fügt er hinzu.
Jedes Jahr sterben in den USA rund 140.000 Menschen an einem Schlaganfall, wo 1 von 20 Todesfällen zu verzeichnen ist. Die geschätzten Kosten für Schlaganfälle - einschließlich medizinischer Versorgung, Medikamente und versäumter Arbeitstage - belaufen sich auf rund 34 Milliarden US-Dollar pro Jahr.
Gehirn-Remaps funktionieren in nahe gelegenen Bereichen
In den USA gibt es mehr als 6,5 Millionen Überlebende von Schlaganfällen. Dank der Plastizität oder Anpassungsfähigkeit des Gehirns können viele Überlebende auf natürliche Weise ein gewisses Maß an Funktion wiedererlangen. Ein Beispiel ist ein Überlebender, der zunächst keinen Arm bewegen kann, aber einige Tage später feststellt, dass er mit den Fingern wackeln kann.
Untersuchungen mit der Bildgebung des Gehirns zeigen, dass das Gehirn in solchen Fällen die Kontrolle über die Finger auf einen „benachbarten unbeschädigten Bereich“ umverdrahtet hat.
Das Ausmaß der Genesung hängt eng damit zusammen, wie gut das Gehirn die sensorischen und Kontrollfunktionen vom beschädigten in den unbeschädigten Bereich zurückverfolgt.
Die Kosten dieser Plastizität bestehen jedoch darin, dass das Gehirn ständig versucht, „Immobilien“ freizugeben, auf denen die neuen Schaltkreise aufgebaut werden können. Eine Möglichkeit, nicht genutzte Immobilien zur Verfügung zu stellen, besteht darin, dass die Signalisierung zu und von einem Bereich stoppt - beispielsweise wenn ein Glied amputiert wird.
Prof. Lee und seine Kollegen fragten sich, ob sensorische Deprivation eine Möglichkeit sein könnte, Immobilien in der Nähe eines Schlaganfallbereichs freizugeben, und ob das Gehirn diese Gelegenheit nutzen würde, um die behinderten Funktionen diesem Bereich neu zuzuordnen.
Mäuse mit geschnittenen Schnurrhaaren heilten schneller
Um diese Idee zu testen, induzierten sie einen Schlaganfall in zwei Gruppen von Mäusen, so dass dies ihre Fähigkeit beeinträchtigte, ihre rechte Vorderpfote zu kontrollieren.
Nach dem Schlaganfall schnitten sie die Schnurrhaare einer Gruppe von Mäusen ab und ließen sie in der anderen Gruppe intakt. Dann beobachteten sie die Genesung der Tiere und ihre Verwendung der Vorderpfoten.
In Woche 4 nach dem Schlaganfall hatten die Mäuse mit geschnittenen Schnurrhaaren wieder begonnen, die rechte Vorderpfote zu verwenden, und in Woche 8 verwendeten sie sie ebenso wie die linke Vorderpfote.
Die Mäuse mit intakten Schnurrhaaren erholten sich jedoch viel langsamer; Bis Woche 4 benutzten sie ihre rechte Vorderpfote immer noch nicht und hatten sie bis Woche 8 nur teilweise wieder verwendet.
Scans des Gehirns der Mäuse zeigten deutliche Unterschiede sowohl im von Schlaganfällen betroffenen als auch im angrenzenden Bereich. In den Gehirnen der Mäuse mit den zugeschnittenen Whiskern hatte sich die mit der Verwendung der Vorderpfoten verbundene Aktivität in den Bereich verlagert, der normalerweise mit der Verwendung von Whiskern verbunden ist.
Bei den Mäusen mit intakten Schnurrhaaren bewegte sich die Vorderpfotenaktivität jedoch in einen von mehreren Bereichen neben der verletzten Stelle.
Das folgende kurze Video der Washington University School of Medicine fasst die Ergebnisse der Mäuse zusammen:
Die Whisker-Nutzung kehrte in den früheren Bereich zurück
Das Team erlaubte den Mäusen mit geschnittenen Schnurrhaaren, sie nachwachsen zu lassen, nachdem sie ihre rechte Vorderpfote wieder voll ausgenutzt hatten.
4 Wochen später durchgeführte Scans des Gehirns der Tiere zeigten, dass die Aktivität zur Verwendung von Whiskern an ihren früheren Platz im Gehirn zurückgekehrt war. Außerdem blieb die Kontrolle der Vorderpfoten an ihrem neuen Platz, wobei die Mäuse weiterhin beide Pfoten voll ausnutzten.
In der Studie wurde nicht untersucht, ob die Mäuse, deren Schnurrhaare getrimmt worden waren, die Fähigkeit verloren hatten, ihre Schnurrhaare zu verwenden.
Die Forscher sagen jedoch, dass es Hinweise darauf gibt, dass eine Gehirnfunktion, die sich in einen anderen Teil des Gehirns bewegt, die mit diesem Bereich verbundene Funktion nicht beeinträchtigt.
Prof. Lee gibt Beispiele für Musiker und Taxifahrer: Bei Musikern ist der Teil des Gehirns, der die Fingerbewegung steuert, ungewöhnlich groß, ebenso wie der Teil, der die Navigation bei Taxifahrern steuert.
"Die Entwicklung dieser Fähigkeiten führt nicht dazu, dass Musiker und Taxifahrer andere Fähigkeiten verlieren. Sie nutzen ihr Gehirn wahrscheinlich nur effizienter “, erklärt er.
Er sagt, dass ihre Ergebnisse zeigen, dass es möglich sein könnte, die Ergebnisse nach einem Schlaganfall zu verbessern, indem „die Plastizität in bestimmten Regionen des Gehirns verbessert wird“.
"Wir müssen möglicherweise überdenken, wie wir Schlaganfallrehabilitation durchführen."
Prof. Jin-Moo Lee
