Evidence of Cortical Reorganization in a Monoparetic Patient with Cerebral Palsy Detected by Combined Functional MRI and TMS

The motor recovery mechanism of a 21-year-old male monoparetic patient with cerebral palsy, who had complained of a mild weakness on his right hand since infancy, was examined using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Transcranial Magnetic Stimulation (TMS). The patient showed mild motor impairment on the right hand. MRI located the main lesion on the left precentral knob of the brain. fMRI was performed on this patient as well as 8 control subjects using the Blood Oxygen Level Dependent technique at 1.5 T with a standard head coil. The motor activation task consisted of finger flexionextension exercises at 1 Hz cycles. TMS was carried out using a round coil. The anterior portion of the coil was applied tangentially to the scalp at a 1.0 cm separation. Magnetic stimulation was carried out with the maximal output. The Motor Evoked Potentials (MEPs) from both Abductor Pollicis Brevis muscles (APB) were obtained simultaneously. fMRI revealed that the unaffected (right) primary sensori-motor cortex (SM1), which was centered on precentral knob, was activated by the hand movements of the control subjects as well as by the unaffected (left) hand movements of the patient. However, the affected(right) hand movements of the patient activated the medial portion of the injured precentral knob of the left SM1. The optimal scalp site for the affected (right) APB was located at 1 cm medial to that of the unaffected (left) APB. When the optimal scalp site was stimulated, the MEP characteristics from the affected (right) APB showed a delayed latency, lower amplitude, and a distorted figure compared with that of the unaffected (left) APB. Therefore, the motor function of the affected (right) hand was shown to be reorganized in the medial portion of the injured precentral knob.

뇌성마비로 인해 오른 손에서 단부전마비를 호소하는 환자를 대상으로 기능적 자기공명영상 장치와 경두개 자기 자극기를 사용하여 운동신경의 회복기전을 연구하였다. 대상자는 21세 된 남자 환자로 오른손에 경미한 운동 기능의 손상을 보였고, 자기공명영상의 소견에서 좌반구의 precentral knob에서 병변을 보였다. 기능적 자기공명영상 촬영은 한 명의 대상자와 여덟 명의 정상인을 대상으로 표준화된 헤드코일을 사용하여 1.5 T의 장치에서 BOLD 기술을 적용하여 실시하였다. 대상자들의 운동 수행은 1 Hz 주기로 손가락의 굴곡과 신전을 반복하는 과제가 제시되었다. 경두개 자기 자극은 원형 코일을 사용하여 코일의 앞쪽 부분이 대상자의 두피에서 1 cm 정도 떨어진 정접 부위에 적용되었고 양측의 짧은엄지벌림근에서 발생된 운동 유발 전위가 동시에 측정되었다. 자기공명영상의 결과에서 환자의 비손상측(좌측) 손과 정상군의 좌측 손의 운동 수행 시 오른쪽의 일차운동감각영역(SM1)의 precentral knob에서 활성도가 나타났다, 그러나, 환자의 손상측(우측) 손의 운동 수행 시, 좌측 일차운동감각영역의 손상된 precentral knob 내측 부위에서 활성도를 보였다. 또한, 경두개 자기 자극의 결과에서 손상측 짧은엄지벌림근에서 발생된 운동 유발 전위에 해당하는 뇌 부위가 환자의 정상측과 비교하여 1 cm 내측에서 발견되었다. 그러므로 손상측 손의 운동 기능이 손상된 precentral knob의 내측 부분으로 전위되어 신경재구성이 이루어진 것으로 추정되는 결론을 얻었다.