Corticospinal Tract

Opis

Drogi korowo-rdzeniowe (CST), znane również jako drogi piramidowe, są zbiorem aksonów, które przenoszą informacje związane z ruchem z kory mózgowej do rdzenia kręgowego. Stanowi część zstępującego systemu dróg rdzeniowych, które pochodzą z kory mózgowej lub pnia mózgu

• Neurony, które podróżują w drogach korowo-rdzeniowych są określane jako górne neurony ruchowe; synapsy na neuronach w rdzeniu kręgowym zwanych dolnymi neuronami ruchowymi, które nawiązują kontakt z mięśniami szkieletowymi, aby spowodować skurcz mięśni.

CST:

• Jest jednym z głównych szlaków przenoszenia informacji związanych z ruchem z mózgu do rdzenia kręgowego i ma około 1 miliona włókien nerwowych (średnia prędkość przewodzenia około 60 m/s przy użyciu glutaminianu jako ich substancji przekaźnikowej).
• Sygnalizacja wzdłuż drogi korowo-rdzeniowej jest zaangażowana w różne ruchy, w tym zachowania takie jak chodzenie i sięganie, ale jest szczególnie ważna dla drobnych ruchów palców, np. pisanie, pisanie na maszynie lub zapinanie guzików.
• Reprezentuje najwyższy rząd funkcji motorycznych u ludzi i jest najbardziej bezpośrednio w kontroli drobnych, cyfrowych ruchów.
• Po selektywnym uszkodzeniu drogi korowo-rdzeniowej, pacjenci są zwykle w stanie odzyskać zdolność do wykonywania surowych ruchów (np. sięganie) po pewnym czasie, ale mogą nie być w stanie w pełni odzyskać zdolności do wykonywania poszczególnych ruchów palców.

Kurs

CST

• Pochodzi z kilku obszarów korowych, około połowa tych aksonów rozciąga się od neuronów w pierwotnej korze ruchowej, ale inne pochodzą z nieprymitywnych obszarów ruchowych mózgu, jak również z regionów płata ciemieniowego, takich jak kora somatosensoryczna.
• Aksony, które podróżują w CST, schodzą do pnia mózgu jako część dużych wiązek włókien zwanych szypułkami mózgowymi.
• Szlak kontynuuje w dół do rdzenia, gdzie tworzy dwie duże kolekcje aksonów znane jako piramidy; piramidy tworzą widoczne grzbiety na zewnętrznej powierzchni pnia mózgu.
• U podstawy piramid, około 90% włókien w corticospinal tract decussate, lub przekroczyć na drugą stronę pnia mózgu, w wiązki aksonów zwanych piramid decussation.
• Włókna, które uległy dekompozycji tworzą boczną drogę korowo-rdzeniową; wejdą one do rdzenia kręgowego, a tym samym spowodują ruch, po stronie ciała, która jest kontralateralna do półkuli mózgu, w której powstały.
• Pozostałe 10% włókien drogi korowo-rdzeniowej nie ulegnie dekluzji; będą one kontynuowane w dół do ipsilateralnej części rdzenia kręgowego; ta gałąź drogi korowo-rdzeniowej jest znana jako przednia (lub brzuszna) droga korowo-rdzeniowa. Większość aksonów przedniej drogi korowo-rdzeniowej rozpada się w rdzeniu kręgowym tuż przed synapsą z niższymi neuronami ruchowymi.
• Włókna tych dwóch różnych gałęzi drogi korowo-rdzeniowej preferencyjnie stymulują aktywność w różnych typach mięśni.

• Boczna droga korowo-rdzeniowa kontroluje przede wszystkim ruch mięśni kończyn
• Przednia droga korowo-rdzeniowa jest zaangażowana w ruch mięśni tułowia, szyi i ramion.

Wśród wszystkich włókien kortykospinalnych około 20% kończy się na poziomach piersiowych, 25% na poziomach lędźwiowo-krzyżowych i 55% na poziomach szyjnych. Wiele włókien, które pochodzą z kory ruchowej, kończy się następnie w rogu brzusznym rdzenia kręgowego.

Funkcja

CST ma wiele funkcji, które obejmują kontrolę wejść aferentnych, odruchów rdzeniowych i aktywności neuronów ruchowych, z których najważniejszą jest pośredniczenie w dobrowolnych ruchach dystalnych

• Wyjścia z pierwotnej kory ruchowej (M1) przyczyniają się do CST, tworząc połączenia z: pobudzających monosynaptycznych neuronów ruchowych alfa; polisynaptycznych połączeń na neurony ruchowe gamma (odpowiedzialne za kontrolę długości wrzecion mięśniowych); polisynaptycznych połączeń poprzez interneurony w obrębie rdzenia kręgowego. .
• Kiedy neurony są pod wpływem bezpośrednio przez tylko jeden akson, są one nazywane „monosynaptyczne,” a kiedy pośrednio, przez wiele aksonów, są one znane jako „polisynaptyczne.”

Obraz: Ilustracyjne przykłady traktografii korowo-rdzeniowej (obrazowanie traktów neuronalnych) rekonstrukcja u uczestnika. Trakty są rzutowane na T1-ważony MRI skan w koronnej płaszczyźnie by pozwolić widok wzdłuż pełnej długości traktu.

Ostatnie postępy zwiększyły rozumienie pochodzenia i zakończenia neuronów CST:

• 30%-40% powstaje z pierwotnej kory ruchowej.
• Reszta włókien powstaje z uzupełniającego obszaru ruchowego (SMA), kory przedruchowej (PMA), części obszarów somatosensorycznych (S1 i S2) oraz części tylnej kory ciemieniowej.

Dzięki różnym początkom, które przyczyniają się do powstania CST, uważa się, że trakt ten nie tylko stanowi część układu ruchowego, ale ma również dużą rolę sensoryczną.

• Włókna pochodzące z kory czuciowej kończą się w rogu grzbietowym rdzenia kręgowego.
• Tutaj synapsują się z interneuronami, które otrzymują dane wejściowe z receptorów somatosensorycznych i uważa się, że regulują informacje z receptorów obwodowych w rdzeniu kręgowym.
• Dlatego CST może działać jak „brama”, modulując lub hamując informacje, które są uważane za użyteczne lub nieistotne.

Znaczenie kliniczne

Gdy górne neurony ruchowe drogi korowo-rdzeniowej są uszkodzone, może to prowadzić do zbioru deficytów czasami nazywanych zespołem górnego neuronu ruchowego.

• Uszkodzenie CST doczaszkowo do dekluzji piramid spowoduje deficyty po stronie kontralateralnej.
• Uszkodzenie CST doogonowo do dekusacji piramid spowoduje deficyty po stronie ipsilateralnej.

Udar/urazowe uszkodzenie mózgu

• Poniższy obraz przedstawia homunkulus ruchowy. W zależności od tego, który jego aspekt jest uszkodzony, spowoduje deficyty motoryczne po kontralateralnej stronie ciała.

Uszkodzenie rdzenia kręgowego

• Po uszkodzeniu rdzenia kręgowego zarówno kontrola dobrowolna (sensoryczna i motoryczna), jak i mimowolna może być upośledzona, a zakres powrotu do zdrowia zależy od ciężkości uszkodzenia (Freund i in., 2013). Ponieważ CST uległa już dekompensacji, deficyty motoryczne będą ipsilateralne w stosunku do miejsca uszkodzenia.
• Miara wyników ASIA, która ocenia zarówno ruch, jak i czucie, dostarczy wskazówek na temat poziomu uszkodzenia rdzenia kręgowego oraz tego, czy jest ono całkowite, czy niekompletne.
• Crozier i wsp. (1991) stwierdzili, że 89% osób, które miały ASIA B-E z zachowaniem czucia szczypcowego, kontynuowało chodzenie. Wynika to z bliskiej odległości drogi rdzeniowo-wzgórzowej od bocznej drogi korowo-rdzeniowej i ich wspólnego zaopatrzenia w krew.

Ocena

Wpływ uszkodzenia CST powoduje więcej niż tylko osłabienie mięśni. To również wpływa na synergistyczne wzorce ruchowe, które wpływają na takie rzeczy jak zręczność, poruszanie się i czynności życia codziennego.

Istnieje wiele miar wyników, które mogą być użyte w zależności od tego, co chcesz ocenić. Należą do nich:

• 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
• Funkcjonalna Kategoria Ambulacyjna
• Skala Oceny Motorycznej
• Rivermead Mobility Index
• . Rivermead Motor Assessment
• ASIA (Spinal Cord)

Read more about outcome measures in stroke rehabilitation by Salter et al (2013)

Stinear et al (2007) zasugerowali, że integralność corticospinal Tract może być wykorzystana do identyfikacji prawdopodobnego zakresu powrotu sprawności ruchowej i może umożliwić odpowiedni dobór strategii rehabilitacyjnych dla osób powracających do zdrowia po udarze. W kolejnym badaniu przeprowadzonym przez Stinear i wsp. (2012) wypróbowali oni zastosowanie algorytmu PREP (predicting motor recovery) do oceny prawdopodobieństwa odzyskania sprawności ruchowej kończyny górnej. Wykorzystując wynik SAFE (suma abdukcji barku i wyprostu palców) 72 godziny po udarze, przezczaszkową stymulację magnetyczną, motoryczne
potencjały wywołane w dotkniętej kończynie górnej lub Indeks Asymetrii (mierzony za pomocą dyfuzyjnego MRI), byli w stanie przewidzieć, czy może nastąpić całkowite wyzdrowienie, czy też nie. Na podstawie tych wyników zasugerowano, że klinicyści stosujący algorytm PREP mogą być w stanie przewidzieć prawdopodobny zakres powrotu sprawności kończyny górnej i w związku z tym mogą być w stanie zarządzać oczekiwaniami pacjentów z wcześniejszego okresu.

Leczenie

Po uszkodzeniu części drogi korowo-rdzeniowej, takim jak udar mózgu, ich funkcja jest upośledzona, co skutkuje kontralateralnymi deficytami ruchowymi. Chociaż ludzie zaczynają doświadczać poprawy ruchowej do pewnego stopnia, całkowity powrót do zdrowia jest rzadko osiągany.

Po uszkodzeniu dróg korowo-rdzeniowych następuje kaskada zdarzeń, które zachodzą zarówno na poziomie komórkowym, jak i sieciowym, skutkując reorganizacją mapy motorycznej. Zjawisko to znane jest jako neuroplastyczność i może być wzmocnione przez trening rehabilitacyjny, taki jak kontrola motoryczna i uczenie się, które jest osiągane przez powtarzalne ćwiczenia. Inne techniki leczenia mogą obejmować:

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

Uważa się, że podczas tych działań remodelowanie aksonalne może zachodzić nie tylko w uszkodzonym szlaku korowo-rdzeniowym, ale również w szlaku korowo-rdzeniowym z półkuli mózgu jako szlak rubrospinalny lub retikulospinalny. Uważa się, że te głębokie obszary mózgu zapewniały wsparcie dla CST.

Innym proponowanym mechanizmem jest zwiększona produkcja czynników troficznych, jak również zwiększona gęstość receptorów troficznych na powierzchni neuronów, wytwarzając środowisko bardziej odpowiednie dla przebudowy neuronów

Zasoby