Hjernerystelse - Hva skjer med hjernen? DEL 1

Cortical network illustration. Ved en hjernerystelse blir hjernenes nettverkskommunikasjon forstyrret og gjør det blant annet mer utfordrende å samkjøre og bearbeide forskjellige sanseinntrykk. Dette kan føre til symptomer som svimmelhet, vansker med å konsentrer seg, hjernetåke og utmattelse.

Hvert år får over 600 personer per 100 000 hjernerystelse, commotio cerebri. Hjernerystelsen forekommer som følge av direkte eller indirekte støt mot hodet som gjør at hjernen får en akselerasjonskraft og ristes inni hodet. Denne «hjerneristingen» forårsaker fysisk strekkskade på nerver som utløser flere biokjemiske reaksjoner. Strekkskaden og de biokjemiske reaksjonene resultere i umiddelbar funksjons forstyrrelser, inkludert noe som heter excititoxicity. Excitotoxicity er en reaksjon etter skade på nerveceller hvor det er en lekkasje av stoffer som er dedikert til blant annet å aktivere nerveceller, inkludert noe som heter glutamate. Denne lekkasjen gjør at nerveceller blir hyper-sensitive til stimulering eller overaktive, og kan sette i gang en kjedereaksjon som skader nerveceller ytterligere. Samtidig som nervecellene blir hyper-sensitive til stimulering, aktiveres hjernenes immunceller, blant annet mikroglia, som er nødvendig for ”kontrollert” inflammasjon etter traume på hjernen. Denne immun responsen er nødvendig for å igangsette den naturlige legnings prosessen etter skade.

Disse funksjonsforstyrrelsene på cellenivå i kombinasjon med de fysiske strekkskadene på nervefibre forårsaker en domino effekt av funksjonsforstyrrelser i hjernen som gjør det mer utfordrende å fungere som normalt.

Se hvordan hjernen beveger seg inni hodeskallen ved et direkte slag mot hodet: https://i.imgur.com/aKiPvPl.gif

Se hva som skjer med hjernen i en bilulykke: http://www.brainline.org/content/multimedia.php?id=848

Disse primære funksjonsforstyrrelsene som følge av hjernerystelsen igangsetter en domino effekt av sekundære funksjonsforstyrrelser i både ytre (kortikale) og indre (subkortikale) deler av hjernen. Inkludert deler av hjernen som er involvert i bearbeidelse og samkjør av flere sanseinntrykk samtidig (multisensorisk integrering), som har ansvar for å synkronisere aktivering av flere forskjellige sentre med forskjellige egenskap i hjernen samtidig for å utføre både fysiske og kognitive oppgaver (kryss modal aktivering), samtidig som både kortikale og subkortikale områder som normalt ikke blir aktivert ved bestemte gjøremål aktiveres hos mennesker som har pådratt seg hjernerystelse og mild traumatisk hjerneskade. Forskning har vist at forstyrret synkronisering mellom hjernens mottagelse av sanseinformasjon og produksjon av motoriske signaler, resulterer i nedsatt nevroplastisitet og læring. Dette er en av årsakene til at det er svært vanskelig å finne effektiv behandling som kan redusere symptomer og forbedre livskvaliteten hos barn og voksne med kronisk hjernerystelse syndrom, post-commotio syndrom.

Nevroplastisitet er hjernens evne til å endre og tilpasse seg gjennom livet ved å danne nye forbindelser og styrke eksisterende nettverk. Denne prosessen kan skje som respons på læring, erfaringer og skader og muliggjør hjernens tilpasning og reparasjon. Nevroplastisiteter grunnlaget for vår kognitive og motoriske utvikling, hukommelse og evne til å lære nye ferdigheter.

‍

fMRI og EEG viser funksjonsforstyrrelse i ytreog indre delene av hjernen ved kronisk hjernerystelse syndrom.

^{Funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) er en undersøkelsemetode som brukes for å studere hjernens funksjoner og strukturer. Denne teknikken benytter seg av magnetiske felt og radiobølger for å lage detaljerte bilder av hjernen og dens aktivitet. fMRI fungerer ved å måle endringer i blodstrøm og oksygen nivåer i ulike deler av hjernen. Når et område i hjernen er mer aktivt, øker blodtilførselen til det området for å levere mer oksygen og næringsstoffer. Dette fører til en endring i oksygen nivået i blodet, noe som kalles blod-oxygen-level-dependent (BOLD) kontrast. fMRI kan oppdage denne BOLD-kontrasten, og dermed avsløre hvilke områder av hjernen som er aktive under ulike oppgaver og mentale prosesser. fMR brukes ofte innen forskning for å studere hvordan ulike deler av hjernen samarbeider og kommuniserer med hverandre, for eksempel ved å kartlegge nettverk av nevrale forbindelser.}

Elektroencefalografi (EEG)er en metode som måler elektrisk aktivitet i hjernen. Denne undersøkelsesmetoden registrerer elektriske signaler fra hjernen ved hjelp av små elektroder som plasseres på hodebunnen.

Elektrodene måler svingninger i elektrisk aktivitet som oppstår når nevroner (hjerneceller) kommuniserer med hverandre og viser hjernens funksjoner og prosesser. Inkludert områder som er involvert i motorikk, oppmerksomhet, persepsjon og hukommelse.

Funksjonell magnetisk resonanstomografi (fMR) viser endringer i ytre (kortikale) og indre (subkortikale) områder i hjernen ved kronisk hjernerystelses syndrom, post-commotio syndrom (PCS). Inkludert redusert hvile tilstand eller hvile aktivitet i hjernen og endringer i hjernens aktiverings mønster. En studie fra 2020 har vist en betydelig reduksjon i funksjonelle sammenkoblinger mellom flere ytre og indre områder. Inkludert områder som kalles prefrontal cortex, superior parietal cortex og temporal cortex. Dette er områder som er viktig for blant annet samkjør og bearbeidelse av forskjellige sanseinntrykk, og samkjør mellom dem er viktig for god kognitiv funksjon og god evne til å orientere og bevege seg. En annen studie fra 2019 påviste ved hjelp av strukturell MRI (vanlig MR), endringer i tykkelsen til de ytre delene av hjerne i disse områdene hos mennesker med post-commotio syndrom.

Forskning som har brukt elektroencefalografi(EEG) har også vist funksjonsendringer ved post-commotio syndrom. I 2019 ble det påviste endringer i både kortikale og subkortikale områder, med både økning og reduksjon i aktivitet i forskjellige områder i hjernen. Disse endringene viser seg å kunne være assosiert med nedsatt i kognitive funksjoner hos mennesker med post-commotio syndrom. I tillegg viseren tidligere studie fra 2018 at mennesker med post-commotio syndrom har forstyrrelser i den kortikale nettverksdynamikken, med en nedgang i «small world brain networks» og økt modulær organisering.

Gode endringer i hjernens "small world brain network" innebærer justeringer i hvordan nevroner og deres forbindelser er organisert, slik at informasjon kan overføres effektivt og uanstrengt. Disse endringene kan føre til økt informasjonsflyt og bedre kognitive funksjoner, og kan være et resultat av læring, erfaringer eller helbredelsesprosesser etter skade. God regulering av dette nettverket bidrar til nevroplastisitet og hjernens evne til å tilpasse seg ulike situasjoner og krav. Forstyrrende endringer som følge av en skade, sykdom, eller utviklingsforstyrrelse reduserer hjernens evne til nevroplastisitet, og gjør det mer utfordrende og energi krevende å tilpasse seg nye situasjoner.

Modulær organisering i hjernen refererer til måten nevroner og deres forbindelser er gruppert i separate, men funksjonelt relaterte klynger, kalt moduler. Disse modulene er spesialiserte for å behandle forskjellige typer informasjon eller utføre bestemte oppgaver. Modulær organisering bidrar til effektiv informasjonsbehandling, da moduler kan arbeide uavhengig av hverandre samtidig som de samhandler med andre moduler når det er nødvendig. Dette nettverket av moduler muliggjør rask og fleksibel tilpasning til nye situasjoner og læringsopplevelser, og bidrar til nevroplastisitet og hjernens evne til å tilpasse seg og utvikle seg. Hos mennesker med post-commotio syndrom ser man at det er økt modulær organisering, trolig som følge av en rekke kompensasjonsmekanismer i et forsøk på å kompensere for primære og sekundære funksjonsforstyrrelser.

‍

Funksjon og funksjonsforstyrrelse i ytre og indre delene av hjernen.

For å få en bedre forståelse over hva som skjer i hjernene ved en hjernerystelse og hva som er årsaken til den brede symptom belastningen man får ved hjernerystelse, må vi gå gjennom funksjonene til noen av områdene i hjernene og hva som skjer med dem ved et hodetraume. Vi skal gjøre dette i del 2 av denne artikkelen som bli publisert om noen få uker.

‍

^{Referanseliste:}

^{1. Badre, D., & Frank, M. J. (2020). Interactions between prefrontal cortex and basal ganglia during decision making. Nature Reviews Neuroscience, 21(12), 691-705.}

^{2. Bertolini, G., & Tarnutzer, A. A. (2020). The neural basis of spatial orientation and its modulation by multisensory and vestibular input. Journal of Neurophysiology, 124(3), 738-751.}

^{3. Betzel, R. F., Medaglia, J. D., & Bassett, D. S. (2020). Diversity of meso-scale architecture in human and non-human connectomes. Nature Communications, 11(1), 1-13. Dette studiet utforsker organiseringen av "small world" nettverk i menneske}

^{4. Buki A, Egyud L, Okonkwo DO, et al. Update on mild traumatic brain injury: an introduction to diagnosis and management. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2021;92(2):219-227. doi:10.1136/jnnp-2020-323628}

^{5. Cai, Y., et al. "Decreased functional connectivity density in subjects with post-concussion syndrome." Frontiers in neurology 9 (2018): 572.}

^{6. Chen, J. K., et al. "A prospective study of white matter abnormalities in mild traumatic brain injury at the acute stage." Neurology 89.15 (2017): 1562-1571.}

^{7. Davenport, N. D., et al. "Abnormalities in visual and auditory cortical activation in mild traumatic brain injury." Journal of the International Neuropsychological Society 25.1 (2019): 26-37.}

^{8. De Beaumont L, Tremblay S, Lassonde M, Théoret H. Long-term and cumulative effects of sports concussion on motor cortex inhibition. Neurosurgery. 2021;89(Suppl_1):S34-S42. doi:10.1093/neuros/nyaa527}

^{9. Delaney, J. S., et al. "Balance and vestibular dysfunction in individuals with persistent post-concussion syndrome." Journal of head trauma rehabilitation 34.4 (2019): E28-E36.}

^{10. Faghri PD, Rodrigues E, Lo CK, Yost RA. Virtual reality-based cognitive-motor rehabilitation in persons with traumatic brain injury: a pilot study. Am J Phys Med Rehabil. 2020;99(6):515-522. doi:10.1097/PHM.0000000000001398}

^{11. Figueiredo, T. H., et al. "Altered resting-state connectivity in post-concussion syndrome: a pilot study." Brain Injury 33.1 (2019): 114-121.}

^{12. Frederick R. Carrick et al, 2012. Whole body rotation utelizing a multi-axial rotational chair in case of multiple system atrophy-like syndrome. Functional Neurology, Rehabilitaiton and Ergonomics. Vol 2, No 1, 2012.}

^{13. Frederick R. Carrick wt al, 2011, The effect of whole body rotations in the pitch and yaw planes on postural stability. Functional Neurology, Rehabilitaiton and Ergonomics. Vol 2, 167-179, 2011.}

^{14. Frederick R. Carrick et al, 2015. Evaluation of the effectiveness of novel brain and vestibular rehabilitation treatment modality in PSTD patients who have suffered combat-related traumatic brain injuries. Frontiers in Public Health vol 3 (2015), article 15.}

^{15. Frederick R. Carrick et al, 2015. Short- and long-term effectiveness of a subject’s specific novel brain and vestibular rehabilitation treatment modality in combat veterans suffering PTSD. Frontiers in Public Health vol 3 (2015), article 151.}

^{16. Furlan, L., & Krüger, O. (2020). Involvement of the human ventromedial prefrontal cortex in goal-directed motor planning. eLife, 9, e57737.}

^{17. Giza CC, Hovda DA. The new neurometabolic cascade of concussion. Neurosurgery. 2021;89(Suppl_1):S24-S33. doi:10.1093/neuros/nyaa523}

^{18. Guo, Z., Li, A., & Yu, L. (2020). Neural mechanisms underlying the integration of situational information into attribution outcomes. Human Brain Mapping, 41(6), 1506-1518.}

^{19. Helsedirektoratet}

^{20. Hilgetag, C. C., & Goulas, A. (2020). Is the brain really a small-world network?. Brain Structure and Function, 225(2), 647-660.}

^{21. Hoffman, N. L., et al. "Vestibular dysfunction in post-concussive syndrome." Journal of neurologic physical therapy: JNPT 43.4 (2019): 214-221.}

^{22. Huang C, Duan K, Hu S, et al. Dysregulation of the immune system in post-concussion syndrome. Front Neurol. 2021;12:676727. doi:10.3389/fneur.2021.676727}

^{23. Jeannie Ponsford et al, 1999. Cognitive and Behavioral Outcome Following Mild Traumatic Head Injury in Children. Journal of Head Trauma Rehabilitation, august 1999.}

^{24. Kheradmand, A., & Winnick, A. (2020). Vestibular control of standing balance is enhanced with increased cognitive load. Frontiers in Neurology, 11, 566.}

^{25. Kim, Y. W., et al. "Altered cortical thickness in patients with post-concussion syndrome: a structural magnetic resonance imaging study." Journal of Neurotrauma 36.2 (2019): 306-312.}

^{26. Kim, H. E., Morehead, J. R., Parvin, D. E., Moazzezi, R., & Ivry, R. B. (2020). Inhibition of saccades elicits attentional suppression and retinotopic adaptation in human visual cortex. Journal of Neuroscience, 40(14), 2889-2901.}

^{27. King, L. A., et al. "Persistent symptoms and activity changes three months after mild traumatic brain injury." Journal of rehabilitation research and development 55.3 (2018): 305-314.}

^{28. Kromrey, S., Haarmeier, T., & Thier, P. (2020). Neural basis of the saccadic suppression of displacement detection. Cerebral Cortex, 30(6), 3586-3598.}

^{29. Kumar, A., et al. "Alterations in functional connectivity of small-world brain networks in patients with mild traumatic brain injury." PloS one 13.10 (2018): e0205549.}

^{30. Leddy, J.J., Haider, M.N., Ellis, M.J., et al. (2021). "Early Subthreshold Aerobic Exercise for Sport-Related Concussion: A Randomized Clinical Trial." Journal of Neurotrauma, 38(4), 479-487.}

^{31. Leddy, J.J., Haider, M.N., Hinds, A., et al. (2022). "Early Exercise After Sport-Related Concussion: A Systematic Review and Meta-Analysis." British Journal of Sports Medicine, 56(4), 192-197.}

^{32. Leddy, J. J., et al. "A preliminary study of the effect of early aerobic exercise treatment for sport-related concussion in males." Clinical Journal of Sport Medicine 28.1 (2018): 13-21.}

^{33. Mannix R, Meehan WP, Monuteaux MC, et al. Clinical predictors of prolonged recovery after concussion in children and adolescents. JAMA Pediatrics. 2020;174(2):e195905. doi:10.1001/jamapediatrics.2019.5905}

^{34. Mark E. Halstead et al, 2010. Sport-Related Concussion in Children and Adolescents. Pediatrics volume 126, number 3, september 2010.}

^{35. Matthew T. Neal et al, 2011. Concussions: What a neurosurgeon should know about current scientific evidence and management strategies. Surgical Neurology International 2012; 3:16.}

^{36. Maugans TA, Farley C, Altaye M, Leach J, Cecil KM. Pediatric sports-related concussion produces cerebral blood flow alterations. Pediatrics. 2020;146(2):e20193980. doi:10.1542/peds.2019-3980}

^{37. McCrea, M., Meier, T., Huber, D., et al. (2020). "Role of Advanced Imaging in Sport-Related Concussion." Journal of Head Trauma Rehabilitation, 35(1), 1-8.}

^{38. McDougle, S. D., & Taylor, J. A. (2020). Dissociable cognitive strategies for sensorimotor learning. Nature Communications, 11(1), 1-13.}

^{39. Meier TB, Karr JE, Karr JW, et al. Mild traumatic brain injury in the United States military: epidemiology, risk factors, and mitigation strategies. Curr Opin Neurol. 2021;34(6):709-714.}

^{40. Niv, Y., & Langdon, A. (2021). Reinforcement learning with continuous actions through model-based planning. Journal of Neuroscience, 41(1), 5-15.}

^{41. Norsk Helseinformasjon, norsk pasienthåndbok.}

^{42. Patel R, Sampaio-Baptista C, Johansen-Berg H. Structural and functional plasticity following concussion. Neurosci Lett. 2020;725:134902. doi:10.1016/j.neulet.2020.134902}

^{43. Perrault, T. J., et al. "Superior colliculus neuronal responses to multisensory stimuli in post-concussive syndrome." Journal of Neurotrauma 36.5 (2019): 791-802.}

^{44. Salari, E., Bütefisch, C. M., & Zimerman, M. (2020). Investigating the neural basis of theta burst stimulation to premotor cortex on emotional facial expression recognition: role of the mirror neuron system. Scientific Reports, 10(1), 1-10.}

^{45. Schneider, K.J., Meeuwisse, W.H., Nettel-Aguirre, A., et al. (2023). "Rest and Return to Activity After Sport-Related Concussion: A Systematic Review and Meta-analysis." British Journal of Sports Medicine, 57(1), 3-8.}

^{46. Seabury, S. A., et al. "Neuroimaging correlates and predictors of symptom improvement following concussion in a pediatric population." Journal of Neurotrauma 36.22 (2019): 3182-3192.}

^{47. Schneiderman, A. I., et al. "Relationship between history of traumatic brain injury and recent risky driving behavior: a population-based study." The Journal of the American Medical Association 296.9 (2006): 2574-2581.}

^{48. Shahim, P., et al. "Multimodal assessment of neurodegeneration in post-concussion syndrome after mild traumatic brain injury: a prospective longitudinal study." Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry 91.3 (2020): 265-276.}

^{49. Shumskaya E, Andriessen TMJC, Norris DG, Vos PE. Abnormal neuronal activation after concussion in the absence of structural abnormalities on conventional neuroimaging. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2021;92(2):170-177. doi:10.1136/jnnp-2020-323558.}

^{50. Shumskaya, E., et al. "Diffuse white matter abnormalities in chronic mild traumatic brain injury and their relationship to neuropsychological functioning." NeuroImage: Clinical 21 (2019): 101632.}

^{51. Smith, P. F., & Zheng, Y. (2020). From ear to uncertainty: vestibular contributions to cognitive function. Frontiers in Integrative Neuroscience, 14, 4.}

^{52. Snellman M, Ramberg E, Lindqvist J, et al. Genetic variation associated with concussion susceptibility in Swedish ice hockey players. PLoS One. 2021;16(2):e0247558. doi:10.1371/journal.pone.0247558}

^{53. Timothy Belton and Robert A. McCrea (2000). Role of the Cerebellar Flocculus Region in Cancellation of the VOR During Passiv Whole body Rotation. Journal of Neurophysiology, 84: 1599-1613, 2000.}

^{54. Tremblay, S., & Small, S. L. (2020). Motor learning and the covert practice of movement. Journal of Neuroscience, 40(50), 9552-9560.}

^{55. Van der Horn, H. J., et al. "Structural connectivity changes in post-concussion syndrome: a diffusion tensor imaging study." NeuroImage: Clinical 22 (2019): 101707.}

^{56. Wu, Y., et al. "Cerebellar gray matter reductions associate with decreased functional connectivity in the vestibular cerebellum in patients with persistent postural-perceptual dizziness." Journal of Neurology 266.8 (2019): 1993-2003.}

^{57. Y.P. Ivanenko et al, 1997. The contribution of otoliths and semicicular canals to the perception of two-dimensional passiv whole-body motion in humans. Journal of physiology, 502. 1, pp. 223-233, 1997.}

^{58. Yuh EL, Mukherjee P, Lingsma HF, et al. Magnetic resonance imaging improves 3-month outcome prediction in mild traumatic brain injury. Ann Neurol. 2021;89(1):49-59. doi:10.1002/ana.25920}

^{59. Yuan, W., et al. "Functional connectivity changes in mild traumatic brain injury assessed using resting-state functional magnetic resonance imaging." The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences 31.1 (2019): 47-53.}

^{60. Zatorre, R. J., & Fields, R. D. (2020). Neuroscience: Can musical training change the brain?. Current Biology, 30(13), R722-R724.}

^{61. Zhou, Y., et al. "EEG source imaging correlates of mild traumatic brain injury recovery trajectories." Brain 142.3 (2019): 633-646.}

^{62. Zhu, D. C., et al. "Altered resting state connectivity in persistent post-concussive symptoms following mild traumatic brain injury: a network analysis." NeuroImage: Clinical 20 (2018): 18-27.}

^{63. Zu Eulenburg, P., & zu Eulenburg, C. (2020). Cortical networks of the human vestibular cortex: Evidence from structural and functional connectivity studies. Brain Structure and Function, 225(3), 801-814.}

Kim Tore Johansen

July 6, 2023

Kontakt oss Meld meg på nyhetsbrev

Hjernerystelse - Hva skjer med hjernen? DEL 1

Relaterte artikler

Måling av øybevegelser

Nytt liv med skreddersydd nevrologisk rehabilitering

Lese- og lærevansker - Nedsatt øye koordinasjon

Kontakt