Unmittelbare Effekte therapeutischer Interventionen auf das zentrale motorische System und deren Konsequenzen für die Praxis

Zusammenfassung

Physio- und Ergotherapie haben in den letzten Jahren unter dem Einfluss neurophysiologischer Erkenntnisse insbesondere über das motorische Lernen einen deutlichen Wandel erfahren. Für die Weiterentwicklung übender Verfahren ist die Kenntnis des unmittelbaren Effektes therapeutischer Interventionen auf das zentralmotorische System von großer Bedeutung. Es werden aktuelle prozessnahe Untersuchungen diskutiert, die sich mit den fazilitatorischen Effekten unterschiedlicher therapeutischer Interventionen und der Frage beschäftigen, ob die Aktivierung der gesunden oberen Extremität einen fazilitatorischen oder einen inhibitorischen Nettoeffekt auf das geschädigte zentralmotorische System hat. In einer kontrollierten Studie konnte mit Hilfe der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) gezeigt werden, dass der Kontraktionstyp (isometrisch oder isotonisch) weder bei Schlaganfallpatienten noch bei Probanden einen Einfluss auf die Ex-zitabilität des motorischen Systems ausübt. Inzwei weiteren TMS-Studien wurde nachgewiesen, dass die willkürliche Aktivierung der nicht betroffenen Hand alleine und bei bimanueller Aktivierung keinen inhibitorischen Einfluss auf das geschädigte zentralmotorische System ausübt. Die stärkste Fazilitation des geschädigten motorischen Areals ist jedoch durch die willkürliche Aktivierung der betroffenen Extremität zu erzielen. Das therapeutische Vorgehen sollte daher bei schwer paretischen bzw. plegischen oberen Extremitäten auf die funktionelle Kompensation ausgerichtet sein. Sobald sich jedoch Willküraktivität in der paretischen Hand bzw. im Arm abrufen lässt, ist eine intensive willkürliche aktive Beübung vorzuziehen. Dabei scheint der Typ der Kontraktion (isometrisch oder isotonisch) nicht von Bedeutung zu sein.

Abstract

Physiotherapy and occupational therapy have changed over recent years influenced by our growing neurophysiological knowledge especially about motor learning. Understanding the direct effects of therapeutic interventions on the central motor system is crucial for further development of therapeutic approaches. Recent studies are discussed dealing with the facilitatory effects of different therapeutic interventions and the question whether or not the activation of the healthy upper limb has a facilitatory or inhibitory net-effect on the damaged central motor system. In a controlled study using transcranial magnetic stimulation (TMS) we could show that motor system excitability is not influenced by the contraction type (isometric or isotonic), neither in healthy nor in stroke patients. Two TMS-studies could show that voluntary exercises of the non-affected hand alone or in bimanual tasks do not have an inhibitory effect on the damaged central motor system. However, the strongest facilitation of the damaged motor area could be achieved by voluntary activation of the affected extremity. The therapeutic approach in severely or completely paretic upper limbs should, hence, be focussed on functional compensation. As soon as voluntary activity is obtainable intensive voluntary exercises should however be preferred, with contraction type (isometric or isotonic) seeming not to be important.

Schlüsselwörter

Schlaganfall - Rehabilitation - transkranielle magnetische Stimulation - zentrales motorisches System

Key words

Stroke - rehabilitation - transcranial magnetic stimulation - central motor system

Literatur

• 1 Asanuma H, Keller A. Neuronal mechanisms of m0otor learning in mammals.  Neuroreport. 1991;  2 217-224
• 2 Asanuma H, Pavlides C. Neurobiological basis of motor learning in mammals.  Neuroreport. 1997;  8 i-vi
• 3 Butefisch C, Hummelsheim H, Denzler P, Mauritz KH. Repetitive training of isolated movements improves the outcome of motor rehabilitation of the centrally paretic hand.  J Neurol Sci. 1995;  130 59-68
• 4 Feys H, De Weerdt W, Verbeke G, Steck GC, Capiau C, Kiekens C, Dejaeger E, Hoydonck G, Vermeersch G, Cras P. Early and repetitive stimulation of the arm can substantially improve the long-term outcome after stroke: a 5-year follow-up study of a randomized trial.  Stroke. 2004;  35 924-929
• 5 Hesse S, Bertelt C, Jahnke MT, Schaffrin A, Baake P, Malezic M, Mauritz KH. Treadmill training with partial body weight support compared with physiotherapy in nonambulatory hemiparetic patients.  Stroke. 1995;  26 976-981
• 6 Langhammer B, Stanghelle JK. Bobath or motor relearning programme? A comparison of two different approaches of physiotherapy in stroke rehabilitation: a randomized controlled study.  Clin Rehabil. 2000;  14 361-369
• 7 Platz T, Winter T, Müller N, Pinkowski C, Eickhof C, Mauritz K-H. Arm ability training for stroke and traumatic brain injury patients with mild arm paresis: a single-blind, randomized, controlled trial.  Arch Phys Med Rehabil. 2001;  82 961-968
• 8 Platz T, Eickhof C, Kaick S van, Engel U, Pinkowski C, Kalok S, Pause M. Impairment-oriented training or Bobath therapy for severe arm paresis after stroke: a single-blind, multicentre randomized controlled trial.  Clin Rehabil. 2005;  19 714-724
• 9 Woldag H, Hummelsheim H. Evidence-based physiotherapeutic concepts for improving arm and hand function in stroke patients: a review.  J Neurol. 2002;  249 518-528
• 10 Woldag H, Hummelsheim H. Rehabilitation motorischer Funktionsstörungen nach Schlaganfall.  Akt Neurol. 2006;  33 90-104
• 11 Peppen RP Van, Kwakkel G, Wood-Dauphinee S, Hendriks HJ, Wees PJ, Dekker J. The impact of physical therapy on functional outcomes after stroke: what's the evidence?.  Clin Rehabil. 2004;  18 833-862
• 12 Morrissey MC, Harman EA, Johnson MJ. Resistance training modes: specificity and effectiveness.  Med Sci Sports Exerc. 1995;  27 648-660
• 13 Schmitz RJ, Westwood KC. Knee extensor electromyographic activity-to-work ratio is greater with isotonic than isokinetic contractions.  J Athl Train. 2001;  36 384-387
• 14 Hesse S, Schulte-Tigges G, Konrad M, Bardeleben A, Werner C. Robot-assisted arm trainer for the passive and active practice of bilateral forearm and wrist movements in hemiparetic subjects.  Arch Phys Med Rehabil. 2003;  84 915-920
• 15 Whitall J, McCombe WS, Silver KH, Macko RF. Repetitive bilateral arm training with rhythmic auditory cueing improves motor function in chronic hemiparetic stroke.  Stroke. 2000;  31 2390-2395
• 16 Asanuma H, Okuda O. Effects of transcallosal volleys on pyramidal tract cell activity of cat.  J Neurophysiol. 1962;  25 198-208
• 17 Stedman A, Davey NJ, Ellaway PH. Facilitation of human first dorsal interosseous muscle responses to transcranial magnetic stimulation during voluntary contraction of the contralateral homonymous muscle.  Muscle Nerve. 1998;  21 1033-1039
• 18 De Gennaro L, Ferrara M, Bertini M, Pauri F, Cristiani R, Curcio G, Romei V, Fratello F, Rossini PM. Reproducibility of callosal effects of transcranial magnetic stimulation (TMS) with interhemispheric paired pulses.  Neurosci Res. 2003;  46 219-227
• 19 Ferbert A, Priori A, Rothwell JC, Day BL, Colebatch JG, Marsden CD. Interhemispheric inhibition of the human motor cortex.  J Physiol. 1992;  453 525-546
• 20 Meyer BU, Roricht S, Gräfin von Einsiedel H, Kruggel F, Weindl A. Inhibitory and excitatory interhemispheric transfers between motor cortical areas in normal humans and patients with abnormalities of the corpus callosum.  Brain. 1995;  118 ((Pt 2)) 429-440
• 21 Liepert J, Dettmers C, Terborg C, Weiller C. Inhibition of ipsilateral motor cortex during phasic generation of low force.  Clin Neurophysiol. 2001;  112 114-121
• 22 Hummelsheim H, Hauptmann B, Neumann S. Influence of physiotherapeutic facilitation techniques on motor evoked potentials in centrally paretic hand extensor muscles.  Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1995;  97 18-28
• 23 Renner CI, Woldag H, Atanasova R, Hummelsheim H. Change of facilitation during voluntary bilateral hand activation after stroke.  J Neurol Sci. 2005;  239 25-30
• 24 Woldag H, Lukhaup S, Renner C, Hummelsheim H. Enhanced motor cortex excitability during ipsilateral voluntary hand activation in healthy subjects and stroke patients.  Stroke. 2004;  35 2556-2559
• 25 Hummelsheim H, Amberger S, Mauritz KH. The influence of EMG-initiated electrical muscle stimulation on motor recovery of the centrally paretic hand.  Eur J Neurol. 1996;  3 245-254
• 26 Hummelsheim H, Maier-Loth ML, Eickhof C. The functional value of electrical muscle stimulation for the rehabilitation of the hand in stroke patients.  Scand J Rehabil Med. 1997;  29 3-10
• 27 Kroon JR de, Ijzerman MJ, Chae J, Lankhorst GJ, Zilvold G. Relation between stimulation characteristics and clinical outcome in studies using electrical stimulation to improve motor control of the upper extremity in stroke.  J Rehabil Med. 2005;  37 65-74

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