Cortical somatosensory evoked responses in a subacute phase after a limb injury : an explorative MEG study.
Authors
Date
2021Access restrictions
The author has not given permission to make the work publicly available electronically. Therefore the material can be read only at the archival workstation at Jyväskylä University Library (https://kirjasto.jyu.fi/collections/archival-workstation).
Copyright
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli tarkastella tuntoaivokuoren toimintaa murtumapotilailla varhaisessa toipumisvaiheessa. Aiemmissa aivokuvantamis- ja kliinisissä tutkimuksissa on tarkasteltu somatosensorisen järjestelmän plastisia muutoksia vammojen kroonisessa toipumisvaiheessa ja komplisoituneissa tapauksissa tai kokeellisin menetelmin terveillä koehenkilöillä. Ei-komplisoituneisiin ja ei hermovammaa sisältäviin raajavammoihin liittyvää tuntoaivokuoren toimintaa ei ole juurikaan tutkittu tai raportoitu kirjallisuudessa, etenkään varhaisen toipumisvaiheen osalta. Raajavammojen jälkeiseen heikkoon toipumiseen mahdollisesti altistavien neuraalisten mekanismien tunnistamiseksi erilaisia hermostollisia mekanismeja tulisi tarkastella ja ymmärtää tarkemmin yleisessä raajavammajoukossa. Tämä tutkielma pyrki hakemaan vastauksia kahteen kysymykseen: 1. Eroavatko tuntoaivokuoren herätevasteet toisistaan murtumapotilaiden ja terveiden verrokkien välillä? 2. Eroavatko tuntoaivokuoren herätevasteet toistaan vammautuneen ja terveen puolen välillä?
Tähän tutkimukseen rekrytoitiin 10 tervettä henkilöä ja 9 rannemurtumapotilasta. Murtumasta oli tutkimushetkellä kulunut keskimäärin 9 viikkoa, immobilisaation kesto oli keskimäärin 5 viikkoa ja potilaat olivat pääosin oireettomia. Tuntoärsykkeenä käytettiin sähköistä, kivutonta stimulusta, joka annettiin eriaikaisesti molempiin käsiin, ja somatosensoriset aivokuoren herätevasteet mitattiin MEG:lla (magnetoenkefalografialla). Lisäksi tutkittavien käsien tuntoa arvioitiin kliinisien testien avulla, jolla saatiin tutkimusjoukkoa kuvaavaa tietoa. Päätulosmuuttujana oli tuntoaivokuorelta mitattujen herätevasteiden huippuamplitudit.
Aivokuorelta mitatut vasteet paikannettiin molemmissa ryhmissä temporoparietaalisille alueille, kahdessa aikaikkunassa (39-69 ms ja 90-110 ms ärsykkeen jälkeen). Huippuvasteiden oletettiin kuvastavan S1 ja S2 (primaarinen ja sekundaarinen tuntoaivokuori) toimintaa. Yhdessäkään ryhmien tai puolien (oikea vs. vasen, vamma vs. terve) välisissä vertailuissa ei havaittu tilastollisesti merkitseviä eroja mitatuissa huippuamplitudeissa, kummallakaan aivoalueella. Parietaalialueella havaittiin suuntaus voimakkaampiin kontralateraalisiin vasteisiin murtuneen käden osalta verrokkeihin (35 %) ja terveeseen käteen (26 %) verrattuna. Aivopuoliskojen välinen (kontra- vs. ipsilateraalinen vaste) suhde korostui niillä potilailla (n=3), joilla ilmeni eniten oireita kliinisessä tutkimuksessa.
...
The aim of this master’s thesis was to explore cortical somatosensory function in a general fracture patient population during a subacute recovery phase. Previous brain imaging and clinical studies have explored plastic changes in the somatosensory system in chronic and complicated limb injury cases or in experimental studies on healthy subjects. There is very limited evidence and literature available that would describe cortical somatosensory nervous system responses to non-neural and non-complicated limb injuries, particularly in the early-to-mid phases of recovery. In order to gain perspective of neural mechanisms that may act as predisposing factors for poor recovery after a limb injury, different neural mechanisms and changes in a general limb injury population need to be explored and understood better. This study aimed at answering two questions: 1. Do cortical somatosensory evoked responses differ between fracture patients and healthy controls? 2. Do cortical somatosensory evoked responses differ between the affected and non-affected sides?
Ten healthy subjects and 9 distal radius fracture patients were recruited for this study. The mean time from the fracture was 9 weeks at the time of assessment, mean duration of immobilization was 5 weeks and patients were mainly asymptomatic. Somatosensory evoked responses were triggered using an electronic, non-painful stimulus to both hands separately and cortical responses were recorded using MEG (magnetoencephalography). Clinical assessment focusing on sensory function of the hands was carried out in all participants to provide descriptive data of the study population. Main outcomes were the peak amplitudes of stimulus evoked somatosensory cortical responses.
Cortical responses were retrieved to temporoparietal areas in two time windows (39-69 ms and 90-110 ms post stimulus) in both groups. The peak responses were assumed to reflect S1 and S2 (primary and secondary somatosensory cortex) activity. There were no statistically significant differences in any of the analyzed peak amplitudes between groups or between sides (right vs left, affected vs non-affected) in either cortical area. A tendency for stronger contralateral parietal cortex activity was noted for the fractured hand stimuli when compared to healthy controls (35 %) or to the healthy side (26 %). Within person interhemispheric relationship (contra vs ipsilateral response) was further enhanced in those patients (n=3) that presented with several symptoms or sensory signs in the clinical assessment.
...
Keywords
Metadata
Show full item recordCollections
- Pro gradu -tutkielmat [29424]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
Cortical Proprioceptive Processing Is Altered by Aging
Piitulainen, Harri; Seipäjärvi, Santtu; Avela, Janne; Parviainen, Tiina; Walker, Simon (Frontiers Research Foundation, 2018)Proprioceptive perception is impaired with aging, but little is known about aging-related deterioration of proprioception at the cortical level. Corticokinematic coherence (CKC) between limb kinematic and magnetoencephalographic ... -
Stronger proprioceptive BOLD-responses in the somatosensory cortices reflect worse sensorimotor function in adolescents with and without cerebral palsy
Nurmi, Timo; Jaatela, Julia; Vallinoja, Jaakko; Mäenpää, Helena; Piitulainen, Harri (Elsevier, 2021)Cerebral palsy (CP) is a motor disorder where the motor defects are partly due to impaired proprioception. We studied cortical proprioceptive responses and sensorimotor performance in adolescents with CP and their ... -
Altered excitation-inhibition balance in the primary sensorimotor cortex to proprioceptive hand stimulation in cerebral palsy
Illman, Mia; Jaatela, Julia; Vallinoja, Jaakko; Nurmi, Timo; Mäenpää, Helena; Piitulainen, Harri (Elsevier, 2024)Objective Our objective was to clarify the primary sensorimotor (SM1) cortex excitatory and inhibitory alterations in hemiplegic (HP) and diplegic (DP) cerebral palsy (CP) by quantifying SM1 cortex beta power suppression ... -
Attention directed to proprioceptive stimulation alters its cortical processing in the primary sensorimotor cortex
Piitulainen, Harri; Nurmi, Timo; Hakonen, Maria (Wiley-Blackwell, 2021)Movement‐evoked fields to passive movements and corticokinematic coherence between limb kinematics and magnetoencephalographic signals can both be used to quantify the degree of cortical processing of proprioceptive ... -
Bilateral activations in operculo-insular area show temporal dissociation after peripheral electrical stimulation in healthy adults
Hautasaari, Pekka; Saloranta, Harri; Savić, Andrej M.; Korniloff, Katariina; Kujala, Urho; Tarkka, Ina (Wiley-Blackwell Publishing Ltd., 2020)Interhemispheric transfer is necessary for sensory integration and coordination of body sides. We studied how somatosensory input from one body side may reach both body sides. First, we investigated with 17 healthy adults ...