Enriched Rehabilitation Reduces Abnormal Motor Synergies and Enhances Motor Plasticity Following Severe Stroke in Rats

 

Balbinot G, et al. Stroke. 2023. PMID: 37439205

 

Introduction

뇌졸중 후 기능 회복 기전은 뇌졸중 발병 전의 뇌로 회복되는 진정한 회복(restitution) 기전과 손상된 뇌 영역 외의 다른 뇌 영역의 활성화로 회복되는 보상(compensation) 기전으로 나누어 생각할 수 있다. 이론적으로는 쉽게 이해될 수 있는 서로 다른 기전이지만, 실제 운동 기능 회복을 평가함에 있어 어떠한 기전으로 운동 기능 증진이 일어났는지에 대한 명확한 연구는 부족하다.

 

 

Objectives

본 논문에서는 앞다리 운동 피질(forelimb motor cortex)과 배측 선조체(dorsolateral striatum) 모두에 영향을 미치는 심각한 뇌졸중을 겪은 쥐(rat)의 운동 기능 증진을 행동적 분석(behavioral analysis) 및 운동학적 분석(kinematic analysis)을 사용하여 뇌졸중 후 기능 회복 기전에 대해 알아보고자 한다.

 

 

Methods

l  Male, Sprague-Dawley rats (N=34)

l  Rat endothelin-1 model of moderate to severe stroke

l  Behavioral Task:

–       staircase-reaching task

–       2×15-minute trials per day

l  Kinematic Analysis

–       SkillSpector software (v.1.3.2): to digitize marker coordinates

–       LabVIEW 8.5 software: interpolation and analysis

 

 

 

–       of kinematic datastaircase-reaching
task (2×15-minute trials per day))rat endothelin-1 model of moderate to severe

l  Grouping

–       Enriched rehabilitation (ER) group

–       Spontaneously recovered (SR) group

 

 

Results

l  Kinematic analysis

–       집중 재활치료를 받은 rat (ER group)에서는 flexor synergy 없이 운동 동작이 일어나나, 집중 재활치료를 받지 않은 rat(SR group)에서는 flexor synergy가 동반된 운동 동작이 일어남.

 

               

 

 

l  Cortical motor maps

–       집중 재활치료를 받은 rat (ER group)에서는 집중 재활치료를 받지 않은 rat(SR group)에서 비해 distal forelimb의 활성 영역이 넓은 것을 확인할 수 있었음.

 

                             

 

 

 

 

Conclusions

본 연구 결과를 통해 중증 뇌졸중 동물모델에서 compensation mechanism을 통한 운동 기능 회복은 자연적인 기능 호전에서도 나타나지만, restitution mechanism을 통한 운동 기능의 회복은 집중 재활치료를 통해서만 일어나는 것을 확인할 수 있었다.