Neuronale Korrelate von zielgerichteter Handlungsbeobachtung und -ausführung bei Kindern mit einseitiger Zerebralparese (EEG_AINCP)

Die infantile Zerebralparese (CP) ist die häufigste motorische Störung mit Beginn im Kindesalter, wobei die unilaterale infantile Zerebralparese (UCP) – mit motorischen Beeinträchtigungen, die überwiegend eine Körperseite betreffen – die häufigste Form der CP darstellt. Unter den verfügbaren Rehabilitationsprogrammen hat die Aktionsbeobachtungstherapie (AOT) aufgrund ihrer nachgewiesenen Wirksamkeit bei der Verbesserung der manuellen Motorfunktion zunehmend Aufmerksamkeit erhalten. AOT beinhaltet die systematische Beobachtung zielgerichteter Handlungen, gefolgt von deren Ausführung/Nachahmung, und soll den Spiegelmechanismus und dessen Rolle beim motorischen Lernen nutzen. Konkret beruht sie auf dem neurophysiologischen Prinzip, dass die Beobachtung von Handlungen anderer dieselben neuralen Strukturen aktiviert, die an der Ausführung dieser Handlungen beteiligt sind, was die Einbindung des Spiegelneuronensystems (SNS) widerspiegelt. Bei Kindern mit CP wurden die Durchführbarkeit und Wirksamkeit von AOT funktionell nachgewiesen (Sgandurra et al., 2013, Buchignani et al., 2019). Trotz ihrer theoretischen Verankerung in der SNS-Funktion sind die neurophysiologischen Korrelate dieses Systems bei Kindern mit CP jedoch weniger charakterisiert, mit nur begrenzten Untersuchungen mittels funktioneller Neurobildgebung (z.B. Sgandurra et al., 2020) oder neurophysiologischen Methoden wie der Elektroenzephalographie (EEG; z.B. Demas et al., 2019).

Diese Beobachtungsstudie zielt darauf ab, die neurophysiologischen Signaturen von Handlungsausführung und Handlungsbeobachtung bei Kindern im Alter von 5–15 Jahren mit einer Diagnose von UCP im Vergleich zu einer Gruppe altersangepasster, typisch entwickelter (TD) Gleichaltriger zu charakterisieren. Zu diesem Zweck wird nicht-invasive hochdichte EEG (hdEEG) verwendet, um die Modulation des sensomotorischen Kortex durch Mu-Rhythmus-Reaktivität – insbesondere ereignisbezogene Desynchronisation (ERD) und Synchronisation (ERS) – und deren topografische Verteilung während einer aktiven visuomotorischen Aufgabe unter Einbeziehung der oberen Gliedmaßen zu quantifizieren. Mu-Rhythmus-Desynchronisation (oder -Suppression) über sensomotorischen Regionen ist ein etablierter Marker für die SNS-Beteiligung. Ein sekundäres Ziel ist die Untersuchung der Beziehung zwischen EEG-Messungen und der Aufmerksamkeit der Teilnehmer, der Kinematik der oberen Gliedmaßen und der manuellen Motorfunktion. Hierfür tragen die Teilnehmer nicht-invasive tragbare Sensoren, um die Arm-/Handkinematik zu erfassen, und die Aufmerksamkeit wird mit einem nicht-invasiven Eye-Tracking-System überwacht. Validierte Skalen werden zur Bewertung der manuellen Motorfunktion verwendet.

Die Teilnehmer nehmen an einem einzigen Besuch von etwa 1,5 Stunden teil. Während der EEG-Aufzeichnungssitzung tragen die Kinder ein 128-Kanal-EEG-Netz und absolvieren ein aktives visuomotorisches Paradigma, das die Beobachtung und Ausführung unimanueller und bimanueller zielgerichteter Handlungen (z.B. Greifen) umfasst. In der Beobachtungsbedingung schauen die Kinder Videos, die diese Handlungen auf einem Computerbildschirm zeigen, während sie Bewegungen vermeiden. In der anschließenden Ausführungsbedingung interagieren sie selbst mit denselben Objekten wie in der Beobachtungsbedingung. Während derselben Sitzung werden die Aufmerksamkeit/der Blick der Kinder per Eye-Tracking verfolgt, und die Kinematik der oberen Gliedmaßen wird mit tragbaren inertialen Messeinheitssensoren (IMU) aufgezeichnet. Vor oder nach der EEG-Aufzeichnung wird die manuelle Motorfunktion mit zwei standardisierten Skalen bewertet: der Assisting Hand Assessment (AHA) und der Melbourne Assessment-2 (MA-2).

Die Datenanalyse charakterisiert die Mu-Rhythmus-ERD-Topografie und zeitliche Dynamik während sowohl der Handlungsausführung als auch der Handlungsbeobachtung, innerhalb und zwischen den Gruppen. Korrelationsanalysen untersuchen Zusammenhänge zwischen neurophysiologischen Messungen, Blick- und Aufmerksamkeitsmustern, kinematischen Daten und motorischen Bewertungsergebnissen, um aufzuklären, wie motorische und aufmerksamkeitsbezogene Faktoren die sensomotorische kortikale Aktivierung modulieren.