Disorders of fine motor skills after a stroke: the processes of neuroplasticity and sensorimotor integration

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Impairment of fine motor skills in the hand is one of the most frequent causes of the persistent loss of professional skills, social maladjustment, and the impossibility of self-care in patients after a stroke, which ultimately leads to a significant reduction in the quality of their life. The article discusses the features of the fine motor skills’ impairment in the hand in patients after a stroke, in the context of a lateralized hemispheric lesion.

Methods. We have studied 26 patients after a primary ischemic stroke in the pool of middle cerebral artery of the right (n=12) or left (n=14) brain hemisphere. The average age of patients was 55.7±7.3 years. Patients with a right-sided ischemic stroke were comparable to those with a left-sided stroke in their age, disease duration, size of the lesion and the gender ratio.

Results. All the patients after an ischemic stroke had motor impairment in the form of a hemiparesis of a mild or moderate degree.

Discussion. We suggest the existence of differentiated mechanisms for the development of fine and highly coordinated voluntary movements in the hand of patients after an ischemic stroke, depending on the lateralization of the supratentorial lesion: diffuse deficit of the afferent support in a right-sided ischemic stroke vs. bilateral efferent deficit for a left hemisphere lesion.

Conclusion. The obtained data on the differentiated mechanisms for the development of fine and highly coordinated voluntary movements in the hand of patients after an ischemic stroke warrant the necessity of a further, more targeted research on those disorders in the post-stroke period, on order to optimize the existing rehabilitation approaches and improve the functional potential and quality of life of such patients.

About the authors

Eugeniia V. Ekusheva

Academy of Postgraduate Education under the Federal State Budgetary Institution Federal State Budgetary Unit “Federal Research and Clinical Center of Specialized Medical Care and Medical Technologies of FMBA of Russia”

Author for correspondence.
Email: ekushevaev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3638-6094
SPIN-code: 8828-0015
Scopus Author ID: 6507964640

MD, PhD, Professor, head of the department of neurology

Russian Federation, 125371, Moscow, Volokolamskoye sh., 91

A. A. Komazov

Academy of Postgraduate Education under the Federal State Budgetary Institution Federal State Budgetary Unit “Federal Research and Clinical Center of Specialized Medical Care and Medical Technologies of FMBA of Russia”

Email: ekushevaev@mail.ru

ассистент кафедры нервных болезней Академии постдипломного образования Академии постдипломного образования ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»

Russian Federation, 125371, Moscow, Volokolamskoye sh., 91

References

  1. Скворцова В.И. Реперфузионная терапия ишемического инсульта // Consilium Medicum. — 2004. — Т.6. — №8. — С. 610–614. [Skvortsova VI. Reperfuzionnayat erapiya ishemicheskogo insul’ta. Consilium Medicum. 2004;6(8):610–614. (In Russ).]
  2. Бархатов Ю.Д., Кадыков А.С. Прогностические факторы восстановления нарушенных в результате ишемического инсульта двигательных функций // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. — 2017. — Т.11. — №1. — С. 80–89. [Barkhatov YuD, Kadykov AS. Prognostic factors for recovery of motor dysfunction following ischemic stroke. Annaly klinicheskoj i eksperimental’noj nevrologii. 2017;11(1):80–89. (In Russ).] doi: 10.1016/S0140-6736(14)61682-2.
  3. Staines WR, Bolton DA, McIlroy WE. Sensorimotor control after stroke. In: The behavioral consequences of stroke. Eds. T A Schweizer, R L Macdonald. New York: Springer Science, 2014. рр. 37–49.
  4. Hatem SM, Saussez G, Della Faille M, et al. Rehabilitation of motor function after stroke: a multiple systematic review focused on techniques to stimulate upper extremity recovery. Fron Hum Neurosci. 2016; 10:442. doi: 10.3389/fnhum.2016.00442.
  5. Haas B. Motor Control. In: Human Movement. Eds. T Everett, C Kell. Edinburgh: Churchill, Livingstone, 2010. рр. 47–60.
  6. Hooker J, Libbe D, Park S, Paul J. Fine motor friend. Topics in stroke rehabilitation. Top Stroke Rehabil. 2011;18(4):372–377. doi: 10.1310/tsr1804-372.
  7. Hoogendam Y Y, van der Lijn F, Vernooij M W, et al. Older age-relates to worsening of fine motor skills: a population-based study of middle-aged and elderly persons. Fron Aging Neurosci. 2014;6:259. doi: 10.3389/fnagi.2014.00259.
  8. Wessel MJ, Zimerman M, Hummel FC. Non-invasive brain stimulation: an interventional tool for enhancing behavioral training after stroke. Fron Hum Neurosci. 2015;9:265. doi:10,3389/fnhum.2015.00265.
  9. Можейко Е.Ю. Восстановление когнитивных нарушений и тонкой моторики после инсульта с использованием компьютерных программ и принципа биологической обратной связи: Автореф. дис. ... д-р мед.наук. — Красноярск: Краснояр. гос. мед. акад. им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого; 2014. — 48 с. [Mozhejko E Yu. Vosstanovlenie kognitivnykh narushenij i tonkoj motoriki posle insul’ta s ispol’zovaniem komp’yuternykh program i printsipa biologicheskoj obratnoj svyazi. [dis-sertation abstract] Krasnoyarsk: Krasnoyar. gos. med. akad. im. prof. V.F. Vojno-Yasenetskogo; 2014. 48 р. (In Russ).] Доступно по: https://search.rsl.ru/ru/record/01005547839. Ссылка активна на 14.12.2018.
  10. Page SJ. Modified constraint-induced therapy in acute stroke: a randomized controlled pilot study. Neurorehabil Neurоl Repair. 2005;19(1):27–32. doi: 10.1177/1545968304272701.
  11. Dromerick AW, Lang CE, Birkenmeier RL, Wagner GM. Very early constraint-induced movement during stroke rehabilitation (VECTORS): a single-center RCT. Neurology. 2009; 73(3):195–201. doi: 10.1212/WNL.0b013e3181ab2b27.
  12. Bernocchi P, Mulè C, Vanoglio F, et al. Home-based hand rehabilitation with a robotic glove in hemiplegic patients afterstroke: a pilot feasibility study. Top Strokе Rehabil. 2018; 25(2):114–119. doi: 10.1080/10749357.2017.1389021.
  13. Fasoli SE, Krebs HI, Stein J, et al. Robotic therapy for chronic motor impairments after stroke: follow-up results. Arch Physical Med Rehabil. 2004;85:1106–1111. doi: 10.1016/j.apmr.2003.11.028.
  14. Smith M-C, Stinear C. Plasticity and motor recovery after stroke: implications for physiotherapy. New Zealand J Physiotherapy. 2016;44(3):166–173. doi: 10.15619/nzjp/44.3.06.
  15. Hesse S, Werner MA, Pohl M, et al. Computerized arm training improves the motor control of the severely affected arm after stroke a singleblinded randomized trial in two centers. Stroke. 2005; 36:1960–1966.doi: 10.1161/01.STR.0000177865.37334.ce.
  16. Hesse S, Schmidt H, Werner C. Machines to support motor rehabilitation after stroke: 10 years of experience in Berlin. J Rehabil Res Dev. 2006; 43(5):671–678. doi: 10.1682/jrrd.2005.02.0052.
  17. Екушева Е.В. Сенсомоторная интеграция при поражении центральной нервной системы: клинические и патогенетические аспекты: Автореф.дис. ... д-р мед.наук. — Москва: Рос. нац. исслед. мед. ун-т им. Н.И. Пирогова, 2016. — 48 с. [Ekusheva EV. Sensomotornaya integratsiya pri porazhenii tsentral’noj nervnoj sistemy: klinicheskie i patogeneticheskie aspekty. [dissertation abstract] Moscow: Ros. nats. issled. med. un-t im. N.I. Pirogova, 2016. 48 р. (In Russ).] Доступно по: https://search.rsl.ru/ru/record/01006661768. Ссылка активна на 24.12.2018.
  18. Simo LS, Ghez C, Botzer L, Scheidt RA. A quantitative and standardized robotic method for the evaluation of arm proprioception after stroke. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011:8227–8230. doi: 10.1109/IEMBS.2011.6092029.
  19. Smith AL, Staines WR. Externally cued inphase bimanual training enhances preparatory premotor activity. Clin Neurophysiol. 2012;123(9):1846–1857. doi: 10.1016/j.clinph.2012.02.060.
  20. Wasaka T, Kakigi R. Sensorimotor integration. In: Magnetoencephalography. From signals to dynamic cortical networks. Eds. S Supek, CJ Aine. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. рр. 727–42. doi: 10.1007/978-3-642-33045-2_34.
  21. Дамулин И.В., Екушева Е.В. Клиническое значение феномена нейропластичности при ишемическом инсульте // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. — 2016. — Т.10. — №1. — С. 57–64. [Damulin I V, Ekusheva E V. A clinical value of neuroplasticity in ischemic stroke. Annaly klinicheskoj i eksperimental’noj nevrologii. 2016;10(1):57–64. (In Russ).]
  22. McDonnell M, Koblar S, Ward NS, et al. An investigation of cortical neuroplasticity following stroke in adults: is there evidence for a critical window for rehabilitation. BMC Neurology. 2015;(15):109. doi: 10.1186/s12883-015-0356-7.
  23. Vahdat S, Darainy M, Ostry DJ. Structure of plasticity in human sensory and motor networks due to perceptual learning. J Neur. 2014;34(7):2451–2663. doi: 10.1523/jneurosci.4291-13.2014.
  24. Ostry DJ, Gribble PL. Sensory plasticity in human motor learning. Trends Neurosci. 2016;39(2):114–123. doi: 10.1016/j.tins.2015.12.006.
  25. Hosp JA, Luft AR. Cortical plasticity during motor learning and recovery after ischemic stroke. Neural Plasticity. 2011;2011:1–9. doi: 10.1155/2011/871296.
  26. Найдин В.Л. Афферентные парезы при поражении теменной доли (клиника, патогенез, восстановительная терапия): Автореф.дис. ... канд. мед.наук. — М.: Моск. мед.ин-т им. И.М. Сеченова, 1967. — 18 с. [Najdin VL. Afferentnye parezy pri porazhenii temennoj doli (klinika, patogenez, vosstanovitel’naya terapiya). [dissertation abstract] Moscow: Mosk. med. in-t im. I.M. Sechenova, 1967. 18 р. (In Russ).] Доступно по: https://search.rsl.ru/ru/record/01006414740. Ссылка активна на 14.12.2018.
  27. Koziol LF, Budding DE, Chidekel D. Sensory integration, sensory processing, and sensory modulation disorders: putative functional neuroanatomic underpinnings. Cerebellum. 2011;10(4):770–792. doi: 10.1007/s12311-011-0288-8.
  28. Jones C, Nelson A. Promoting plasticity in the somatosensory cortex to alter motor physiology. Translat Neur. 2014;5(4):260–268. doi: 10.2478/s13380-014-0230-x.
  29. Liuzzi G, Hörniß V, Hoppe J, et al. Distinct temporospatial interhemispheric interactions in the human primary and premotor cortex during movement preparation. Cerebral Cortex. 2010;20(6):1323–1331. doi: 10.1093/cercor/bhp196.
  30. Екушева Е.В., Дамулин И.В. К вопросу о межполушарной асимметрии в условиях нормы и патологии // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. — 2014. — Т.114. — №3. — С. 92–97. [Ekusheva EV, Damulin IV. The interhemispheric asymmetry in normalcy and pathology. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2014;114(3):92–97. (In Russ).]
  31. Haaland KY, Elsinger CL, Mayer AR, et al. Motor sequence complexity and performing hand producedifferential patterns of hemispheric lateralization. J Cognitive Neurosci. 2004;16:621–636. doi: 10.1162/089892904323057344.
  32. Schaefer SY, Haaland KY, Sainburg R L. Hemispheric specialization and functional impact of ipsilesional deficits in movement coordination and accuracy. Neuropsychol. 2009;47(13):2953–2966. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2009.06.025.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2019 Ekusheva E.V., Komazov A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».