Dokument: Outcome from stroke: bimanual coordination in daily living and role of mesial frontal cortex

Titel:	Outcome from stroke: bimanual coordination in daily living and role of mesial frontal cortex
Weiterer Titel:	Ergebnis aus Schlaganfall: bimanuelle Koordination im täglichen Leben und Rolle der mesialen frontalen Kortex
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=42574
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20170607-103233-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Ruan, Jianghai [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 14,77 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 07.06.2017 / geändert 07.06.2017
Beitragende:	Prof. Dr. Rüdiger J. Seitz [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Stoerig, Petra [Gutachter] Prof. Dr. med. Amunts, Katrin [Gutachter]
Stichwörter:	mesial frontal cortex,cytoarchitecture, supplementary motor area, pre-supplementary motor area,probability maps, Meta-analytic connectivity modeling, bimanual coordination, abnormal slow wave activity, electroencephalography, accelerometry
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	This study included two parts. The part I was oriented to explore the associations between spontaneous movement activity and focal abnormal slow wave activity in the patients with stroke and patients with suspected epilepsy. The part II focused on the cytoarchitecture, probability maps of the human mesial frontal cortex, and a coordinate based functional meta-analysis was performed using the created probabilistic maps of supplementary motor area (SMA) and presupplementary motor area (pre-SMA) as reliable seed regions. Part I: Focal abnormal slow wave activity (1-4Hz, SWA) has been reported to be a marker of pathological stages rather than a process of healthy aging and the bimanual coordination in real daily living activity has not been studied yet. Using 24-hour video EEG and simultaneous bimanual actiwatch recordings, bimanual coordination was characterized by the Spearman's rank correlation coefficient (rs), which was calculated from the movement counts of the two arms. The relative movement activity (RMA) between the two arms was calculated using the spontaneous movement counts of the two arms. The EEG pattern (SWA and epileptiform discharge activity) and sleep architecture were scored for individuals. Nine patients with stroke as compared to nine age- and sex-matched control patients with seizures but without vascular disease. It was found that the stroke subjects showed reduced sleep, a decreased rs in daytime and far less spontaneous movement activity in the affected arm. These result suggested that stroke patients had significant reduced sleep, deficits in bimanual coordination and less spontaneous movement activity in affected arm. The association between bimanual coordination and focal abnormal SWA was investigated in 153 patients with focal or generalized seizures. It was found that those patients with focal abnormal SWA had a decreased bimanual coordination assessed by rs. The RMA between the two arms in the patients with focal abnormal SWA showed no significant differences with those patients without abnormal SWA. The SWAs were not related to age and interictal epileptiform discharge activity. In sum, a decreased function of bimanual coordination in real daily living activity was related to the occurrence of SWAs but not to interictal epileptic discharges. This kind of deficit in bimanual coordination was not apparent in neurological motor testing. Part II: The mesial frontal cortex has been subdivided into SMA and pre-SMA, which play an important role in human behaviour. Evidences from cytoarchitectonic, stimulation, and functional studies have found structural and functional divergences between the two subregions. However, a map obtained in a representative sample of brains in a stereotaxic reference space is still lacking. The present study showed that the mesial frontal motor cortex comprised of two structurally heterogeneous brain regions: area SMA and area pre-SMA. Area specific microstructural pattern were quantified using observer-independent cytoarchitectonic analysis based on reproducible cell architectonic and statistical features. Mappings of areas SMA and pre-SMA from ten individual brains were 3D reconstructed, and transferred to a common reference space. The probabilistic maps of areas SMA and pre-SMA were created by superimposing the individual delineations. A coordinate based functional meta-analysis was subsequently performed using the created probabilistic maps as reliable seed regions. It revealed that areas SMA and pre-SMA were strongly co-activated with precentral gyrus, supramarginal gyrus, superior frontal gyrus, rolandic operculum, thalamus, putamen and cerebellum. Moreover, both areas were related to motor functions, but area pre-SMA was related to more complex processes such as learning, cognitive process, perception. The here described subsequent analyses led to converging evidences which support the microstructural and functional segregation of areas SMA and pre-SMA. Diese Studie umfasste zwei Teile. Der Teil I war bestrebt, die Assoziationen zwischen spontaner Bewegungsaktivität und fokalen abnormen langsamen Wellenaktivitäten bei Patienten mit Schlaganfall und Patienten mit vermuteter Epilepsie zu untersuchen. Der Teil II konzentrierte sich auf die Cytoarchitektur, Wahrscheinlichkeitskarten der menschlichen mesialen frontalen Kortex und eine koordinationsbasierte funktionale Metaanalyse wurde mit den erzeugten probabilistischen Karten des Supplementär motorischen Area (SMA) und des Prä-supplementär motorischen Area (Prä-SMA) als zuverlässig durchgeführt Saatgutregionen Teil I: Focal abnorme langsame Welle Aktivität (1-4Hz, SWA) wurde berichtet, dass ein Marker von pathologischen Stadien statt ein Prozess der gesunden Alterung und die bimanuelle Koordination in echten täglichen Lebenstätigkeit wurde noch nicht untersucht. Mit Hilfe von 24-Stunden-Video-EEG und simultanen Bimanual-Actiwatch-Aufnahmen war die Bimanual-Koordination durch den Rangkorrelationskoeffizienten (rs) des Spearmans charakterisiert, der aus den Bewegungszählungen der beiden Arme berechnet wurde. Die Relativbewegungsaktivität (RMA) zwischen den beiden Armen wurde unter Verwendung der spontanen Bewegungszählungen der beiden Arme berechnet. Das EEG-Muster (SWA und epileptiforme Entladung Aktivität) und Schlaf-Architektur wurden für Einzelpersonen bewertet. Neun Patienten mit kortikalen oder subkortikalen Schlaganfall wurden mit neun alters- und geschlechtsbezogenen Kontrollpatienten mit Krampfanfällen, aber ohne Gefäßerkrankung, verglichen. Es wurde festgestellt, dass die Schlaganfall-Patienten reduzierten Schlaf, eine verringerte rs in tagsüber und weit weniger spontane Bewegung Aktivität in den betroffenen Arm. Diese Ergebnisse schlugen vor, dass Schlaganfallpatienten signifikant reduzierten Schlaf, Defizite in der bimanuellen Koordination und weniger spontane Bewegungsaktivität im betroffenen Arm hatten. Die Assoziation zwischen bimanueller Koordination und fokalen abnormen SWA wurde bei 153 Patienten mit fokalen oder generalisierten Anfällen untersucht. Es wurde festgestellt, dass diese Patienten mit fokalen abnormen SWA eine verminderte bimanuelle Koordination von rs. Die RMA bei den Patienten mit fokalen abnormen SWA zeigte keine signifikanten Unterschiede mit diesen Patienten ohne anormale SWA. Die SWAs waren nicht mit dem Alter und der interlimalen epileptiformen Entladung verbunden. In Summe war eine verminderte Funktion der bimanuellen Koordination in der realen täglichen Lebenstätigkeit mit dem Auftreten von SWAs verbunden, aber nicht mit interparalen epileptischen Entladungen. Diese Art von Defizit in der bimanuellen Koordination zeigte sich bei der neurologischen Motorprüfung nicht. Teil II: Der mesiale frontale Kortex wurde in den SMA und Prä-SMA unterteilt, die eine wichtige Rolle im menschlichen Verhalten spielen. Evidenz aus zytoarchitektonischen, stimulierenden und funktionellen Studien haben strukturelle und funktionelle Divergenzen zwischen den beiden Teilbereichen gefunden. Jedoch fehlt noch eine Karte, die in einer repräsentativen Stichprobe von Gehirnen in einem stereotaxischen Referenzraum erhalten wird. Die vorliegende Studie zeigte, dass der mesiale frontale motorische Kortex aus zwei strukturell heterogenen Hirnregionen besteht: Bereich SMA und Bereich Prä-SMA. Das flächenspezifische Mikrostrukturmuster wurde mittels Beobachter-unabhängiger zytoarchitektonischer Analyse auf der Grundlage reproduzierbarer zellarchitektonischer und statistischer Merkmale quantifiziert. Mappings der Bereiche SMA und Prä-SMA aus zehn einzelnen Gehirnen wurden 3D rekonstruiert und auf einen gemeinsamen Referenzraum übertragen. Die probabilistischen Karten der Bereiche SMA und Prä-SMA wurden durch Überlagerung der einzelnen Abgrenzungen geschaffen. Eine koordinationsbasierte funktionale Metaanalyse wurde anschließend mit den erzeugten probabilistischen Karten als zuverlässige Saatgebiete durchgeführt. Es zeigte sich, dass die Bereiche SMA und Prä-SMA stark mit dem präzenten Gyrus, dem supramarginalen Gyrus, dem oberen frontalen Gyrus, dem rolandischen Operculum, dem Thalamus, dem Putamen und dem Cerebellum kooperiert wurden. Darüber hinaus waren beide Bereiche mit motorischen Funktionen verknüpft, aber Bereich Prä-SMA war mit komplexeren Prozessen wie Lernen, kognitiven Prozess, Wahrnehmung verbunden. Die hier beschriebenen analogen Analysen führten zu konvergierenden Beweisen, die die mikrostrukturelle und funktionelle Segregation der Bereiche SMA und Prä-SMA unterstützen.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » C. u. O. Vogt-Institut für Hirnforschung
Dokument erstellt am:	07.06.2017
Dateien geändert am:	07.06.2017
Promotionsantrag am:	07.06.2016
Datum der Promotion:	23.05.2017