Corticospinal Tract

Beskrivelse

Kortikospinalbanen (CST), også kendt som pyramidalbanen, er en samling af axoner, der transporterer bevægelsesrelateret information fra hjernebarken til rygmarven. Den udgør en del af det nedadgående spinalbanesystem, der stammer fra cortex eller hjernestammen

• De neuroner, der bevæger sig i corticospinalbanen, kaldes øvre motoriske neuroner; de synapser på neuroner i rygmarven kaldet nedre motoriske neuroner, som tager kontakt med skeletmuskulaturen for at forårsage muskelsammentrækning.

CST:

• Er en af de vigtigste veje til transport af bevægelsesrelateret information fra hjernen til rygmarven og har ca. 1 million nervefibre (gennemsnitlig ledningshastighed på ca. 60m/s med glutamat som deres transmitterstof).
• Signalering langs kortikospinalbanen er involveret i en række bevægelser, herunder adfærd som at gå og række ud, men den er især vigtig for fine fingerbevægelser, f.eks. skrivning, skrivning eller knappning af tøj.
• Repræsenterer den højeste orden af motoriske funktioner hos mennesker og er mest direkte i kontrol af fine, digitale bevægelser.
• Efter selektiv beskadigelse af corticospinalbanen er patienterne normalt i stand til at genvinde evnen til at udføre grove bevægelser (f.eks. række ud) efter et stykke tid, men de er muligvis ikke i stand til fuldt ud at genvinde evnen til at udføre individuelle fingerbevægelser.

Kursus

CST

• Har sit udspring i flere kortikale områder, omkring halvdelen af disse axoner strækker sig fra neuroner i den primære motoriske cortex, men andre har deres udspring i de ikke-primærmotoriske områder af hjernen samt i regioner i parietallappen som den somatosensoriske cortex.
• De axoner, der bevæger sig i CST, går ned i hjernestammen som en del af store fiberbundter kaldet cerebral peduncles.
• Tractus fortsætter ned i hjernestammen, hvor det danner to store samlinger af axoner, der er kendt som pyramiderne; pyramiderne skaber synlige kamme på hjernestammens ydre overflade.
• Ved basen af pyramiderne decusserer ca. 90 % af fibrene i corticospinalbanen, eller går over til den anden side af hjernestammen, i et bundt af axoner kaldet pyramidal decussering.
• De fibre, der har decussateret, danner den laterale kortikospinalbane; de vil komme ind i rygmarven og dermed forårsage bevægelse på den side af kroppen, der er kontralateral til den hjernehalvdel, hvorfra de stammer.
• De øvrige 10 % af kortikospinalbanens fibre vil ikke dekussere; de vil fortsætte ned i den ipsilaterale rygmarv; denne gren af kortikospinalbanen er kendt som den forreste (eller ventrale) kortikospinalbane. De fleste af axonerne i den forreste kortikospinalbane vil decussere i rygmarven, lige før de synapser med lavere motoriske neuroner.
• Fibrene fra disse to forskellige grene af corticospinalbanen stimulerer fortrinsvis aktivitet i forskellige typer muskler.

• Lateral corticospinal tractus styrer primært bevægelsen af musklerne i lemmerne
• Anterior corticospinal tractus er involveret i bevægelsen af musklerne i stammen, nakken og skuldrene.

Af alle kortikospinale fibre terminerer ca. 20 % på thorakale niveauer, 25 % på lumbosakrale niveauer og 55 % på cervikale niveauer. Mange af de fibre, der har deres udspring i den motoriske cortex, terminerer derefter i rygmarvens ventralhorn.

Funktion

CST har mange funktioner, som omfatter kontrol af afferente input, spinal reflekser og motoriske neuroners aktivitet, hvoraf den vigtigste er formidling af frivillige distale bevægelser

• Outputs fra den primære motoriske cortex (M1) bidrager til CST, idet de laver forbindelser til: excitatoriske monosynaptiske alfa-motorneuroner; polysynaptiske forbindelser til gamma-motorneuroner (ansvarlige for kontrollen af muskelspindellængden); polysynaptiske forbindelser via interneuroner i rygmarven. .
• Når neuronerne påvirkes direkte af kun ét axon, kaldes de “monosynaptiske”, og når de indirekte påvirkes af mange axoner, kaldes de “polysynaptiske”.”

Billede: Illustration: Illustrative eksempler på rekonstruktion af corticospinal tractography (billeddannelse af de neurale baner) hos en deltager. Trakterne er projiceret på en T1-vægtet MRI-scanning i koronalt plan for at muliggøre visning langs hele traktorens længde.

Den seneste udvikling har øget forståelsen af CST-neuronernes oprindelse og afslutning:

• 30%-40% stammer fra den primære motoriske cortex.
• Resten af fibrene stammer fra det supplerende motoriske område (SMA), den præmotoriske cortex (PMA), dele af de somatosensoriske områder (S1 og S2) og dele af den bageste parietale cortex.

På grund af de forskellige oprindelser, der bidrager til CST, anses det for, at dette tractus ikke kun udgør en del af det motoriske system, men også har en stor sensorisk rolle også.

• Fibrene, der stammer fra den sensoriske cortex, ender i rygmarvens dorsalhorn.
• Her synapserer de med interneuroner, der modtager input fra somatosensoriske receptorer, og som menes at regulere information fra perifere receptorer i rygmarven.
• Derfor kan CST fungere som en “port”, der modulerer eller hæmmer information, der anses for nyttig eller irrelevant .

Klinisk relevans

Når de øvre motoriske neuroner i corticospinalbanen er beskadiget, kan det føre til en samling af mangler, der undertiden kaldes øvre motoriske neuronsyndrom.

• En læsion af CST kranielt til pyramidernes dekussation vil medføre deficits på den kontralaterale side.
• En læsion af CST caudalt til pyramidernes dekussation vil resultere i underskud i den ipsilaterale side.

Slagtilfælde/traumatisk hjerneskade

• Nedenstående billede viser den motoriske homunculus. Afhængigt af, hvilket aspekt af denne der er beskadiget, vil det resultere i motoriske underskud på den kontralaterale side af kroppen.

Rygmarvsskade

• Efter en rygmarvsskade kan både den frivillige (sensoriske og motoriske) og ufrivillige kontrol være nedsat, og omfanget af genopretning afhænger af skadens sværhedsgrad (Freund et al, 2013). Da CST allerede er dekusseret, vil de motoriske underskud være ipsilaterale i forhold til læsionsstedet.
• ASIA-resultatmålet, som vurderer både motorik og fornemmelse, vil give en indikation af niveauet af rygmarvslæsionen, og om den er komplet eller ufuldstændig.
• Crozier et al (1991) konkluderede, at 89 % af dem, der var ASIA B-E med pinprick-præservering, gik i gang med at gå i gang. Dette skyldes den tætte nærhed mellem den spinothalamiske kanal og den laterale kortikospinale kanal og deres fælles blodforsyning.

Bedømmelse

Effekten af en læsion af CST forårsager mere end blot muskelsvaghed. Den påvirker også synergistiske bevægelsesmønstre, der påvirker ting som f.eks. fingerfærdighed, gangbesvær og aktiviteter i den daglige tilværelse.

Der er en række resultatmålinger, der kan anvendes afhængigt af, hvad man ønsker at vurdere. Disse omfatter bl.a:

• Fugl-Meyer Assessment of Motor Recovery after Stroke (FMA)
• Oxford Muscle Grading System
• Stroke Rehabilitation Assessment of Movement (STREAM)
• Action Research Arm Test (ARAT)
• Cherokee Arm and Hand Activity Inventory
• Functional Ambulation Category
• Motor Assessment Scale
• Rivermead Mobility Index
• Rivermead Motor Assessment
• ASIA (Spinal Cord)

Læs mere om resultatmålinger i rehabilitering efter slagtilfælde af Salter et al (2013)

Stinear et al (2007) foreslog, at Corticospinal Tract integrity kunne bruges til at identificere det sandsynlige omfang af motorisk genopretning og kan muliggøre et passende valg af rehabiliteringsstrategier for personer, der kommer sig efter slagtilfælde . I en yderligere undersøgelse udført af Stinear et al (2012) afprøvede de brugen af PREP-algoritmen (prediktion af motorisk genopretning) til at vurdere sandsynligheden for genopretning af de øvre lemmer. Ved at anvende SAFE-score (summen af skulderabduktion og fingerextension) 72 timer efter slagtilfælde, transkraniel magnetisk stimulation, motorisk
fremkaldte potentialer i det berørte øvre lem eller asymmetriindekset (målt med diffusionsvægtet MRI) var de i stand til at forudsige, om der kunne være en fuldstændig- ingen genopretning. Det blev antydet ud fra disse resultater, at klinikere, der anvender PREP-algoritmen, kan være i stand til at forudsige det sandsynlige omfang af genopretning af øvre lemmer og derfor kan være i stand til at håndtere patienternes forventninger fra en tidligere periode.

Behandling

Efter en læsion af en del af corticospinalbanen, som f.eks. et slagtilfælde, er deres funktion nedsat, hvilket resulterer i kontralaterale motoriske underskud. Selv om folk begynder at opleve motorisk genopretning i et vist omfang, opnås sjældent fuldstændig genopretning.

Efter en skade på corticospinalbanen sker der en kaskade af begivenheder på både celle- og netværksniveau, hvilket resulterer i en reorganisering af det motoriske kort. Dette fænomen er kendt som neuroplasticitet, og det kan forstærkes af rehabiliterende træning som f.eks. motorisk kontrol og indlæring, der opnås ved gentagen øvelse. Andre behandlingsteknikker kan omfatte:

• Gait Re-Education
• Mirror Therapy
• Constraint Induced Movement Therapy (CIMT)
• Task Specific Training

Det antages, at der under disse aktiviteter kan ske en axonal remodellering ikke kun i den læsionerede kortikospinale bane, men også i den kortikorubrale bane fra den ipsilesionale hemisfære som den rubrospinale eller den reticulospinale bane. Det antages, at disse dybe hjerneområder har ydet støtte til CST.

En anden foreslået mekanisme er en øget produktion af trofiske faktorer samt en øget tæthed af trofiske receptorer på den neurale overflade, hvilket skaber et miljø, der er mere egnet til neural remodellering

Ressourcer