Двигательный дефицит (в данном тексте врожденный дефицит/расстройство), наблюдаемый у новорожденных, может быть вызван врожденным заболеванием или акушерской травмой. Врожденное заболевание - это нарушение, возникающее во время внутриутробной жизни при наличии генетических факторов, химического или физического внутриутробного воздействия или инфекций во время беременности. Родовая травма возникает в результате чрезмерного механического воздействия во время родов. Хотя эти состояния различаются по этиологии, их общим аспектом является нарушение постнатального моторного развития ребенка с момента рождения. В данном обзоре рассматриваются исследования, посвященные врожденным двигательным нарушениям как врожденной, так и акушерской этиологии. Такие нарушения называют врожденными непрогрессирующими нервно-мышечными заболеваниями, и они связаны с повреждением уровня спинного мозга и периферической нервной системы. Примерами таких нарушений могут служить такие показательные заболевания, как врожденный многоочаговый артрогрипоз (AMC) и акушерский паралич плечевого сплетения (OBPP). AMC антенатальные невропатии и травмы спинного мозга - это врожденные неврологические двигательные состояния. Частота встречаемости AMC составляет 0,03-0,1 на 1000 живорожденных, а статистику непрогрессирующих антенатальных невропатий и травм спинного мозга сложно выделить из всей группы врожденных повреждений спинного мозга и нервно-мышечных заболеваний с прогрессирующим течением. Для родовых травматических двигательных дефицитов OBPP является распространенной патологией, частота встречаемости которой составляет 0,4-4 на 1000 живорожденных [1]. В тяжелых случаях врожденные дефекты значительно снижают функциональность конечностей, оставляя ребенка инвалидом, что особенно ярко проявляется в выраженных изменениях в организме растущего ребенка. В таких случаях уже проводятся хирургические вмешательства по коррекции костей, суставов и мышц, а также пересадка мышц и нервов. Желательно, чтобы после операции следовала интенсивная послеоперационная реабилитация для создания функциональных нейронных цепей, лежащих в основе вновь приобретенных двигательных навыков [2]. Обычная реабилитация, такая как физиотерапия, может быть дополнена стимуляционными подходами [3], что особенно актуально для детей раннего возраста, поскольку хирургическое лечение врожденных патологий начинается в раннем детстве. В раннем возрасте детям вряд ли поможет только физиотерапия, поскольку они не способны выполнять поставленные активные двигательные задачи. В таких случаях для реализации всего потенциала проведенного хирургического вмешательства могут быть успешно использованы методы нейромодуляции [4]. Поскольку истоки этих заболеваний лежат на уровне периферической нервной системы и спинного мозга, именно они являются основными объектами лечения. Тем не менее, в данном обзоре предлагается рассматривать и более высокие уровни нервной системы как важные для целенаправленного лечения. Таким образом, знакомство с пластическими процессами в этих группах пациентов необходимо для разработки эффективной нейромодуляционной терапии. Моторное картирование - это метод, с помощью которого моторная функция локализуется в коре головного мозга. На выходе метод моторного картирования создает комплексные карты мозга, которые представляют конкретные нейронные сети, вовлеченные в определенную двигательную активность. Например, такие методы нейровизуализации, как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), функциональная позитронно-эмиссионная томография (фПЭТ), магнитоэнцефалография (МЭГ), электроэнцефалография (ЭЭГ) и однофотонная эмиссионная томография (ОФЭКТ) позволяют визуализировать весь мозг во время воображения или выполнения двигательных задач [5]. Эти возможности особенно интересны, поскольку позволяют использовать целостный подход. Фактически, активные волевые движения вовлекают активность мозга на сетевом уровне [6]. Однако применение этих методов для целевой нейромодуляционной терапии ограничено из-за их недостаточного пространственно-временного разрешения, что ограничивает получаемую информацию о корковой локализации конкретных мышц [7]. Напротив, транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) - это метод стимуляции мозга, который может искусственно активировать кортико-спинальные тракты (КС), обеспечивая пассивное картирование мозга, когда мышцы находятся в состоянии покоя. Среди других методов, позволяющих проводить моторное картирование, ТМС отличается исключительно высоким пространственно-временным разрешением, что позволяет препарировать отдельные мышечные репрезентации в коре головного мозга [8]. Поэтому ТМС представляется методом выбора, когда необходимо неинвазивно определить селективные мозговые мишени для стимулирующей терапии и диагностики во время двигательной реабилитации [7]. ТМС является более доступным методом, чем методы нейровизуализации, а также демонстрирует безопасность и выполнимость в детской популяции [9]. Большое количество исследований моторного картирования было проведено на здоровых людях и людях с двигательными заболеваниями (приобретенные двигательные нарушения, врожденные нарушения с участием мозга) [10],15], в то время как некоторые двигательные заболевания остаются неизученными. Целью данной работы был обзор исследований по моторному картированию при врожденных непрогрессирующих двигательных расстройствах с немозговым происхождением, имея в виду его применение для разработки целевой нейромодуляционной терапии. В данный обзор не вошли врожденные прогрессирующие неврологические заболевания, так как их корковая адаптация, предположительно, протекает по другому из-за непрерывных патофизиологических изменений в течение болезни. Это может стать темой для другого обзора. В данном обзоре были рассмотрены исследования по моторному картированию, в которых использовались вышеупомянутые методы нейровизуализации и ТМС.
Травма двигательной системы на любом уровне вызывает немедленную реорганизацию задействованных двигательных путей [11-13]. Как правило, такие тракты функционально связывают различные уровни центральной нервной системы, от коры головного мозга до двигательного нейрона. Пластичность, связанная с травмой, зависит от характера и тяжести повреждения, а также от возраста пациента. В целом нейропластичность приводит к повышению моторного порога, сокращению корковых мышечных репрезентаций пораженных мышц и расширению корковых мышечных репрезентаций интактных мышц [14]. Однако дезадаптивная нейропластичность может наблюдаться в первую очередь у детей младшего возраста из-за высокоинтенсивных пластических процессов. Например, мышечная коконтракция при OBPP может развиваться вследствие аберрантной реиннервации и последующей активации соседних участков коры [15]. Учитывая высокую вероятность формирования дезадаптивной нейропластичности у детей, для разработки эффективной программы реабилитации в педиатрической популяции крайне важно проводить нейрофункциональные исследования, включая моторное картирование. Корковый уровень играет важнейшую роль в организации и контроле точных движений. Соматотопия коры головного мозга формируется под влиянием генетических программ и индивидуального двигательного опыта [16]. Соответственно, ожидается, что люди, родившиеся с двигательными нарушениями, будут демонстрировать иные особенности в организации сенсомоторной коры (SM), чем те, кто имеет приобретенные двигательные нарушения. Это можно наблюдать, например, при сравнении двигательных нарушений при рождении с их приобретенными аналогами. Из врожденных двигательных нарушений глубоко изучен церебральный паралич (ЦП) [17], при котором поражение мозга происходит антенатально или перинатально. Когда ДЦП возникает вследствие перинатального инсульта, неврологические нарушения напоминают те, что возникают при постнатальном инсульте, но при этом имеют некоторые отличительные пластические особенности. Так, у пациентов с перинатальным инсультом более выражены ипсилатеральные кортикоспинальные проекции на менее пораженную сторону, чем у пациентов с постнатальным инсультом [18]. Кроме того, у детей с односторонним двигательным дефицитом наблюдается активация ипсилатеральных кортикоспинальных проекций [19]. Следовательно, для исследования возможностей односторонних проводящих путей целесообразно собирать МЭП на двусторонней основе, поскольку лечение непораженного полушария может способствовать реабилитации пострадавшей стороны путем перекрестного обучения [20]. В отличие от поражений на уровне коры головного мозга у пациентов с перинатальным инсультом, врожденные двигательные нарушения, вызванные поражением спинного мозга и периферических нервов, возникают при вторичной реорганизации коры [21], [22]. OBPP возникает вследствие повреждения плечевого сплетения во время родов, что в тяжелых случаях приводит к стойкой инвалидности. Были обнаружены свидетельства изменения в восходящем сенсомоторном тракте с последующей реорганизацией коры после травматического повреждения плечевого сплетения, что было продемонстрировано в нескольких фМРТ-исследованиях динамической перестройки коры в процессе восстановления. Активация коры наблюдалась преимущественно в SM расположенном контралатерально повреждению [23]. Насколько нам известно, ТМС-исследования по картированию мозга таких пациентов не проводились. Одно исследование было проведено на взрослых людях с остаточным двигательным дефицитом функции плеча вследствие OBPP, в котором активация коры головного мозга изучалась с помощью фМРТ во время выполнения двигательных действий. Исследование выявило двустороннюю активацию в первичной моторной коре (M1) и связанных с ней сенсомоторных областях при движении травмированной руки [24]. Примечательно, что церебральная активация в SM во время выполнения двигательных заданий распространялась на теменную долю сзади у лиц с OBPP по сравнению с теми, кто имел травматическое повреждение плечевого сплетения [25], [26]. Дефекты приведения верхних конечностей (ДПВК) представляют собой врожденный периферический сенсомоторный дефицит, который в определенной степени присутствует и при OBPP. Предполагается, что вторичная реорганизация коры при ULRDsможет служить яркой иллюстрацией драматического сенсомоторного дефицита, который может дать приблизительное представление о профиле корковой пластичности при OBPP. Существует несколько сообщений о моторном картировании пациентов с ULRDs В одном из фМРТ-исследований было проведено прямое сравнение репрезентаций руки между безрукими людьми с приобретенными и врожденными заболеваниями [27]. В этом исследовании объем моторных и сенсорных областей репрезентации руки и уровень активации в SM были меньше у лиц с врожденным отсутствием руки, чем у лиц с ампутированными руками. Кроме того, в другом фМРТ-исследовании были выявлены различия в организации SM у лиц с ампутированными руками и ULRDs что позволяет предположить, что пластичность коры ограничивается стадией развития [28]. Кроме того, исследование фМРТ и ТМС по методу Штоккеля продемонстрировало несоматотопическую схему коры стопы у пациентов с ULRDs[29]. Взрослые испытуемые демонстрировали тонкую функциональность стоп, которая компенсировала нефункциональные руки. Картирование мозга показало, что наряду с типичным расположением мышц стопы в медиальной прецентральной извилине, было выявлено несоматотопическое представительство мышц стопы в не смежной коре, латерально в М1, перекрывающееся с областью руки. Кроме того, интересное сообщение было сделано в исследовании случая женщины с амелией верхних и нижних конечностей [30]. Женщина, родившаяся без ног и предплечий, испытывала яркие сенсорные и двигательные фантомы. Как и в исследовании Stoeckel, активация во время фантомных движений рук была обнаружена в несоматотопических областях (т.е. в премоторных и теменных областях), хотя активация в M1 отсутствовала. Активация существующих верхних рук показала расширение через область кисти в М1. Эти два исследования врожденных дефектов конечностей продемонстрировали огромную способность нервной системы к пластической адаптации, что вряд ли можно наблюдать у ампутантов, и подчеркнули разницу между моторными картами врожденных и приобретенных состояний. Таким образом, не было найдено исследований по моторному картированию с использованием методов нейровизуализации и/или ТМС у пациентов с другими непрогрессирующими аномалиями развития спинного мозга и периферических нервов.
В одном интересном исследовании, посвященном ULRDs было проведено прямое сравнение врожденных и приобретенных отсутствия кистей [27]. Это исследование подчеркнуло различие в схожей клинической картине врожденных и приобретенных двигательных состояний и важность индивидуальной нейрофизиологической оценки пациентов с врожденными состояниями. Это возвращает нас к принципу нейронауки о формировании функциональных систем на основе унаследованных анатомических субстратов в сочетании с индивидуальным опытом. Поскольку нервная система человека от природы незрелая при рождении и в течение многих лет до достижения взрослого возраста, деафферентация и деэфферентация, сопровождающие постнатальное развитие, влияют на формирование двигательных программ. Немногие исследования изучали моторное поведение у людей с OBPP [31], [32]. В исследовании Anguelova и др. были обнаружены нарушения спонтанных двигательных реакций в провокационных тестах, в которых испытуемые могли выполнять двигательные задания только с помощью внимания. Исследователи предположили, что это может быть связано с нарушением развития центральных моторных программ. Это говорит о том, что у пациентов с двигательными расстройствами одной физической компетентности недостаточно для нормального выполнения движений. Для достижения полного потенциала реабилитации хирургическое лечение должно быть объединено с послеоперационной двигательной реабилитацией, направленной на обучение новым двигательным навыкам. Таким образом, в клиническом сообществе нейропластичность становится общепризнанной концепцией, лежащей в основе благоприятных результатов двигательной реабилитации, что подтверждается нейровизуализационными исследованиями переноса нервов у пациентов с повреждением плечевого сплетения, которые подчеркнули важность пластичности мозга, несмотря на периферическое происхождение заболевания [4]. Современная двигательная реабилитация включает в себя физиотерапию, сопровождаемую нейромодуляционными подходами [33]. Последняя требует понимания нейрофизиологии для разработки эффективных протоколов. Нейромодуляционная терапия использует это понимание для определения персонализированного протокола со стимуляцией определенного режима (облегчающего или тормозящего), доставляемой в точное место в коре головного мозга для удовлетворения реабилитационных потребностей [34]. С одной стороны, такие персонализированные протоколы могут управлять дезадаптивной нейропластичностью, а с другой - регулировать формирование новых, желательных нейронных путей после хирургического лечения. Результирующая нейропластичность может быть не только ограничена CST, но и индуцирована на уровне коры головного мозга. Например, исследование внутрикорковой возбудимости с помощью повторяющейся ТМС может указать на аномальное возбуждение в нейронных цепях. Кроме того, можно применить протоколы стимуляции, чтобы сбалансировать обнаруженную аномальную активность нейронов [35]. Картирование мозга также позволяет выявить пластические изменения, происходящие при вмешательстве, что приводит к динамике моторной карты, которая может обозначить эффективность той или иной терапии. Поскольку врожденный двигательный дефицит влияет на нормальное развитие моторных программ, очень важно начать терапевтическое вмешательство в раннем детстве, когда пластические процессы наиболее отзывчивы. Таким образом, комплексный подход, направленный на несколько участков (например, кору головного мозга, спинной мозг и опорно-двигательный аппарат), представляется наиболее конструктивным способом вмешательства в развитие девиантной моторики. Более того, ранняя терапия позволяет предотвратить вторичную деформацию костей и суставов, что существенно влияет на функциональность кисти. Кроме того, моторное картирование может облегчить выбор наилучшего кандидата на перенос мышц во время предоперационной оценки. В литературе обсуждаются два фактора успешного переноса мышц [26]. Во-первых, предполагается, что более обширное корковое представительство мышцы-донора будет способствовать формированию новых кортикоспинальных путей для пораженной мышцы. Во-вторых, чем ближе корковое расположение репрезентаций мышц-доноров и мышц-реципиентов, тем выше вероятность установления успешной связи между двумя областями коры головного мозга, благодаря которой пораженная мышца приобретет функциональность.
Выяснилось, что исследований по картированию мозга очень мало, что не позволяет сделать однозначный вывод о нейропластической динамике у детей с врожденным двигательным дефицитом немозгового происхождения. Учитывая, что данный обзор выявил отсутствие исследований, проведенных на этих пациентах, терапия стимуляцией мозга вряд ли будет применима к этой группе пациентов, несмотря на проведение хирургического лечения. Данные, полученные из нескольких отчетов, показывают, что у детей с врожденным двигательным дефицитом имеются особые различия в центральной адаптации по сравнению с детьми с аналогичными приобретенными двигательными состояниями. Кроме того, в литературе обсуждается развитие девиантного центрального моторного программирования у детей с врожденным двигательным дефицитом, которое способствует последующим двигательным нарушениям в развитии. В целом, похоже, существует потребность в особом подходе к реабилитации в педиатрической популяции и важности нейрофункциональной оценки каждого пациента, рассматриваемого для терапии. В отличие от этого, функциональное мозговое моторное картирование было широко изучено при многочисленных приобретенных двигательных нарушениях. В данном обзоре противопоставляются врожденные и приобретенные состояния, чтобы ознакомить клиницистов с различными центральными адаптациями у этих двух групп пациентов. Таким образом, обзор призван обезопасить реабилитационную команду от интерполяции существующих знаний на группу врожденных расстройств при разработке нейромодуляционной терапии.
