Disposisjon. Noen fakta om hjernen KROSS 2014 Kompetanse om Rehabilitering Om Syn og Slag. KFAmthor VVHF 1

Transkript

1 Hjernens plastisitet - konsekvenser for slagrehabilitering Karl-Friedrich Amthor Nevrolgisk avdeling Drammen sykehus Disposisjon Noen (u)nyttige fakta om hjernen Hva skjer ved et hjerneslag Behandling Reparasjonsmekanismer / betydning for rehabilitering Noen fakta om hjernen Vekt 1375 g, 2% av kroppsvekten Antall nerveceller 130 milliarder 186 millioner flere i ve hemisfære Enda flere (10x) støtteceller (gliaceller) Omtrent halvparten av hjernebarken brukes til analyse av sanseinntrylkk En fjerdedel brukes for å styre øynene KFAmthor VVHF 1

2 Fakta Bruker mer energi enn alle andre organer Blodgjennomstrømning 1l/min Hjernebarkens overflate 2500 qcm Lengen av nervetrådene km Antall synapser milliarder Arbeider mye raskere enn den raskeste computer Fakta om hjernen Dårlig nyhet Vi mister ca nevroner per dag 3223 år til boksen er tom Celler i hjernen Nervecelle Nevron, impuls ledende celler i nervesystemet, kjerne med en eller flere dendriter Støtteceller- gliaceller, leder ikke? elektriske impulser (oligodendrocytter, astrocytter, ependymale celler, Schwann celler, microglia, satellitt celler) KFAmthor VVHF 2

3 Hjernecelle/Nevron Nerveceller og gliaceller Nevron KFAmthor VVHF 3

4 Synapse Hva skjer ved et hjerneslag? Stopp i blodforsyning fører til celledød /nekrose i et sentralt område rundt blodproppen Frigjøring av en rekke (signal/betennelsesfremmende) stoffer Redusert blodgjennomstrømning i en randsone penumbra Cerebral Blood Flow Normal CBF 55 ml/100g/min Infarkt - < 12 ml/100g/min Penumbra ml/100g/min KFAmthor VVHF 4

5 CT perfusjon Symptomer etter hjerneslag Motoriske utfall Sensoriske utfall Taleproblemer afasi, dysartri Svelgproblemer Kognitive utfall Syns utfall oversett problem Opptil 40 % av pas. Opptil 50 % av pas. etter traumatisk hjerneskade Obs skulte utfall Akutt behandling Gjenopprette/bedre blodsirkulasjon Avhengig av proppstørrelse, tid Normalisering av sirkulasjon, tilbakegang av ødem Bedring av funksjon de første dagene /ukene? Langsom bedring i forløpet/rehabiliteringsfase KFAmthor VVHF 5

6 Hjernens utvikling og plastisitet. I fosterlivet dannes nerveceller/min i perioder med sterkest vekst Hjerneceller -livslang evne til funksjonell og morfologisk endring Hjerneceller dannes også etter fødselen. Nye celler dannes fra stamceller. Rehabilitering Intensiv motorisk rehabilitering vesentlig bedre effekt enn lite trening Hvilke mekanismer er ansvarlig for denne treningseffekten? Nevrorehabilitering basert på bedre utnyttelse av bevart funksjon gjennom kompensasjon Gradvis fremgang over lang tid - basert på hjernens egen plastisitet Nevronal plastisitet Nevronal plastisitet evne til å endre struktur og funksjon (grunnlag for læring og hukommelse), vist i eksperimentelle studier (dyr og menneske) Samme mekanismer ansvarlig for effekt av slagrehabilitering og andre andre typer læring og trening KFAmthor VVHF 6

7 Tapte nevroner er ikke tapt! Nevronal plastisitet - Sentrale mekanismer Synaptisk plastisitet nydanning, tilbaketrekning, forandret funksjon i synapser Kortikal reorganisering Nevrogenese (nydanning av hjerneceller) Aksonal regerasjon Nevronal/synaptisk plastisitet Trening induserer plastiske forandringer i nervesystemet Nydanning av synapser Modifikasjon av synapser (krever proteinsyntese) Synaptisk plastisitet. KFAmthor VVHF 7

8 Synaptisk plastisitet Dyreforsøk med friske rotter: bedre prestasjoner hos dyrene som har fått kompleks trening/langtidspotensering ved høyfrekvent stimulering korrelert til synaptisk plastisitet i hippocampus Medikamentell reversering av langtidspotensering - tap av romlig hukommelse Dyreforsøk hos rotter med kortikal skade - aktiv synstrening behandlet med langtidspotensering Figur 2 a) Et større antall spinae (utløpere fra dendritter) på dendritt i hippocampus fra trent dyr sammenliknet med b) ikke-trent dyr. Gjengitt fra Moser og medarbeidere (18) med tillatelse fra M.B. Moser og fra National Academy of Sciences, USA 1994 Tidsskr Nor Lægeforen 2008; 128: Tidsskrift for Den norske legeforening Kortikal reorganisering Endring i funksjon i områder i hjernebarken Aktivitetsavhengig reorganisering av motorisk cortex Daglig intensiv trening på en spesiell oppgave Øker hastighet Bedrer presisjon Trolig også viktig for å tilegne seg og opprettholde andre ferdigheter KFAmthor VVHF 8

9 Kortikal reorganisering Mekanismen ikke helt klarlagt Dannelse av nye synapser i området rundt skaden dannelse av flere synapser på motsatt side Kortikal reorganisering Kortikal reorganisering Langvarig prosess - over måneder Særlig viktig for å kunne kompensere for tapte ferdigheter Ferdighetsavhengig og bruksavhengig Forutsetter inkomplett skade Mulig behandling i femtiden Vekstfaktorer (NGF)? Stammceller? KFAmthor VVHF 9

10 Kortikal reorganisering Aktiv trening reorganiserer friske områder Aktiverer tause områder?? Funksjonsendring i systemer som tidligere har hatt andre oppgaver Ikke bare begerenset til skadet område Endringer i funksjonelt relaterte kortikale områder kontralateralt (motsatt hjernehalvdel) Bedre resultat ved bilateral aktivering Nevrogenese Nydanning av nerveceller Nevronale stammceller i hjernen ( subventriklært) Opphav til gliaceller Opphav til hjerneceller Foregår gjennom hele livet, avtar med alderen Betydningen hos slagpasienter uklart Vist 5 dobling av celle nydanning hos rotter, migrasjon av celler i skadet vev Aksonal regenerasjon Gjenvekst av et akson etter skade Slag som rammer kortikale strukturer skader cellene Slag som rammer subkortikale strukturerskade på nervebaner Ingen gjenvekst av aksoner CNS hos voksne (i motsetning til det perifere nervesystemet) KFAmthor VVHF 10

11 Aksonal regenerasjon Årsaken til manglende aksonal regenerasjon i CNS? Genetiske faktorer Cytokinfrigjøring Påvirkning av vekstgenene Gliose arrdannende gliaceller skiller ut stoffer som blokkerer vekst av aksoner Andre veksthemmende stoffer som skilles ut fra oligodendrocytter (nogo) og myelinskjeder Rehabilitering i dag Avhengig av individuelle forhold Størrelse av skaden/slaget Alder Øvrige helsetilstand Motivasjon Så tidlig som mulig og over lang tid Hvor mye, mest ideelle perioden for intensiv trening? Uheldige effekter av for mye trening? Muligheter for komplett restitusjon best ved inkomplette skader Muligheter i fremtiden Elektrisk stimulering av paretisk ekstremitet og direkte over skadet hjernebark Transplantasjon av stammceller i skadet hjernebark Vekstfaktorer for å stimulere reparasjonsprosesser/synapsedannelse KFAmthor VVHF 11

12 Konklusjon I Økt forståelse av basale mekanismer vil gi bedre mulighet for individuell tilpasset rehabilitering Målrettet, aktiv trening fremmer plastiske endringer i hjernen Nydanning av synapser Funksjonsendring i eksisterende synapser Reorganisering av hjernebarken Økning av nevrogenesen usikker betydning OOOPS Du har tapt hjerneceller i løpet av den siste timen Takk KFAmthor VVHF 12