In post-stroke spasticity (PSS), effective treatment with botulinum neurotoxin (BoNT) is associated with transient decrease in activation of the ipsilesional superior parietal lobule (SPL) and intraparietal sulcus (IPS). We hypothesized that this would be reflected in changes in resting-state functional connectivity (rsFC) of the SPL/IPS. Our aim was therefore to assess rsFC of the ipsilesional SPL/IPS in chronic stroke patients with hemiparesis both with and without PSS and to explore the relationship between SPL/IPS rsFC and PSS severity. To this end, fourteen chronic stroke patients with upper limb weakness and PSS (the PSS group) and 8 patients with comparable weakness but no PSS (the control group) underwent clinical evaluation and 3 fMRI examinations, at baseline (W0) and 4 and 11 weeks after BoNT (W4 and W11, respectively). Seed-based rsFC of the atlas-based SPL and IPS was evaluated using a group×time interaction analysis and a correlation analysis with PSS severity (modified Ashworth scale), integrity of the ipsilesional somatosensory afferent pathway (evoked potential N20 latency), and age. In the PSS group, transient improvement in PSS was associated with increase in rsFC between the ipsilesional IPS and the contralesional SPL at W4. The interhemispheric connectivity was negatively correlated with PSS severity at baseline and with PSS improvement at W4. We propose adaptation of the internal forward model as the putative underlying mechanism and discuss its possible association with increased limb use, diminished spastic dystonia, or improved motor performance, as well as its potential contribution to the clinical effects of BoNT.

• MeSH
• botulotoxiny typu A * terapeutické užití   MeSH
• cévní mozková příhoda * komplikace   MeSH
• lidé MeSH
• magnetická rezonanční tomografie MeSH
• nervosvalové látky * terapeutické užití   MeSH
• svalová spasticita MeSH
• temenní lalok MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

• MeSH
• hlavové nervy * anatomie a histologie   fyziologie   MeSH
• lidé MeSH
• nervus abducens anatomie a histologie   MeSH
• nervus accessorius anatomie a histologie   fyziologie   MeSH
• nervus facialis anatomie a histologie   fyziologie   MeSH
• nervus glossopharyngeus anatomie a histologie   MeSH
• nervus hypoglossus anatomie a histologie   fyziologie   MeSH
• nervus oculomotorius anatomie a histologie   MeSH
• nervus olfactorius anatomie a histologie   fyziologie   MeSH
• nervus opticus anatomie a histologie   fyziologie   MeSH
• nervus trigeminus anatomie a histologie   MeSH
• nervus trochlearis anatomie a histologie   MeSH
• nervus vagus anatomie a histologie   fyziologie   MeSH
• nervus vestibulocochlearis anatomie a histologie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• přehledy MeSH

ABSTRACT: In dystonic and spastic movement disorders, abnormalities of motor control and somatosensory processing as well as cortical modulations associated with clinical improvement after botulinum toxin A (BoNT-A) treatment have been reported, but electrophysiological evidence remains controversial. In the present observational study, we aimed to uncover central correlates of post-stroke spasticity (PSS) and BoNT-A-related changes in the sensorimotor cortex by investigating the cortical components of somatosensory evoked potentials (SEPs). Thirty-one chronic stroke patients with PSS of the upper limb were treated with BoNT-A application into the affected muscles and physiotherapy. Clinical and electrophysiological evaluations were performed just before BoNT-A application (W0), then 4 weeks (W4) and 11 weeks (W11) later. PSS was evaluated with the modified Ashworth scale (MAS). Median nerve SEPs were examined in both upper limbs with subsequent statistical analysis of the peak-to-peak amplitudes of precentral P22/N30 and postcentral N20/P23 components. At baseline (W0), postcentral SEPs were significantly lower over the affected cortex. At follow up, cortical SEPs did not show any significant changes attributable to BoNT-A and/or physiotherapy, despite clear clinical improvement. Our results imply that conventional SEPs are of limited value in evaluating cortical changes after BoNT-A treatment and further studies are needed to elucidate its central actions.

• MeSH
• botulotoxiny typu A aplikace a dávkování   MeSH
• cévní mozková příhoda komplikace   patofyziologie   MeSH
• dospělí MeSH
• horní končetina inervace   MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• mladý dospělý MeSH
• následné studie MeSH
• nervosvalové látky aplikace a dávkování   MeSH
• nervus medianus účinky léků   patofyziologie   MeSH
• rehabilitace po cévní mozkové příhodě metody   MeSH
• senioři MeSH
• somatosenzorické evokované potenciály účinky léků   MeSH
• somatosenzorické korové centrum účinky léků   patofyziologie   MeSH
• svalová spasticita diagnóza   farmakoterapie   etiologie   patofyziologie   MeSH
• terapie cvičením metody   MeSH
• výsledek terapie MeSH
• Check Tag
• dospělí MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• mladý dospělý MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• senioři MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• pozorovací studie MeSH

Post-stroke spasticity (PSS) is effectively treated with intramuscular botulinum toxin type A (BoNT-A), although the clinical improvement is likely mediated by changes at the central nervous system level. Using functional magnetic resonance imaging (fMRI) of the brain, this study aims to confirm and locate BoNT-A-related changes during motor imagery with the impaired hand in severe PSS. Temporary alterations in primary and secondary sensorimotor representation of the impaired upper limb were expected. Thirty chronic stroke patients with upper limb PSS undergoing comprehensive treatment including physiotherapy and indicated for BoNT treatment were investigated. A change in PSS of the upper limb was assessed with the modified Ashworth scale (MAS). fMRI and clinical assessments were performed before (W0) and 4 weeks (W4) and 11 weeks (W11) after BoNT-A application. fMRI data were acquired using 1.5-Tesla scanners during imagery of finger-thumb opposition sequences with the impaired hand. At the group level, we separately modeled (1) average activation at each time point with the MAS score and age at W0 as covariates; and (2) within-subject effect of BoNT-A and the effect of time since W0 as independent variables. Comprehensive treatment of PSS with BoNT-A significantly decreased PSS of the upper limb with a maximal effect at W4. Task-related fMRI prior to treatment (W0) showed extensive activation of bilateral frontoparietal sensorimotor cortical areas, bilateral cerebellum, and contralesional basal ganglia and thalamus. After BoNT-A application (W4), the activation extent decreased globally, mostly in the bilateral parietal cortices and cerebellum, but returned close to baseline at W11. The intra-subject contrast revealed a significant BoNT-A effect, manifesting as a transient decrease in the activation of the ipsilesional intraparietal sulcus and superior parietal lobule. We demonstrate that BoNT-A treatment of PSS of the upper limb is associated with transient changes in the ipsilesional posterior parietal cortex, possibly resulting from temporarily altered sensorimotor upper limb representations.

• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

INTRODUCTION: In post-stroke spasticity, functional imaging may uncover modulation in the central sensorimotor networks associated with botulinum toxin type A (BoNT) therapy. Investigations were performed to localize brain activation changes in stroke patients treated with BoNT for upper limb spasticity using functional magnetic resonance imaging (fMRI). METHODS: Seven ischemic stroke patients (4 females; mean age 58.86) with severe hand paralysis and notable spasticity were studied. Spasticity was scored according to the modified Ashworth scale (MAS). fMRI examination was performed 3 times: before (W0) and 4 (W4) and 11weeks (W11) after BoNT. The whole-brain fMRI data were acquired during paced repetitive passive movements of the plegic hand (flexion/extension at the wrist) alternating with rest. Voxel-by-voxel statistical analysis using the General Linear Model (GLM) implemented in FSL (v6.00)/FEAT yielded group session-wise statistical maps and paired between-session contrasts, thresholded at the corrected cluster-wise significance level of p<0.05. RESULTS: As expected, BoNT transiently lowered MAS scores at W4. Across all the sessions, fMRI activation of the ipsilesional sensorimotor cortex (M1, S1, and SMA) dominated. At W4, additional clusters transiently emerged bilaterally in the cerebellum, in the contralesional sensorimotor cortex, and in the contralesional occipital cortex. Paired contrasts demonstrated significant differences W4>W0 (bilateral cerebellum and contralesional occipital cortex) and W4>W11 (ipsilesional cerebellum and SMA). The remaining paired contrast (W0>W11) showed activation decreases mainly in the ipsilesional sensorimotor cortex (M1, S1, and SMA). CONCLUSIONS: The present study confirms the feasibility of using passive hand movements to map the cerebral sensorimotor networks in patients with post-stroke arm spasticity and demonstrates that BoNT-induced spasticity relief is associated with changes in task-induced central sensorimotor activation, likely mediated by an altered afferent drive from the spasticity-affected muscles.

• MeSH
• botulotoxiny typu A terapeutické užití   MeSH
• cévní mozková příhoda komplikace   MeSH
• elektromyografie MeSH
• kinestezie MeSH
• kvadruplegie farmakoterapie   etiologie   MeSH
• kyslík krev   MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• magnetická rezonanční tomografie MeSH
• mozková kůra MeSH
• následné studie MeSH
• neparametrická statistika MeSH
• neurologické vyšetření MeSH
• neurotoxiny terapeutické užití   MeSH
• počítačové zpracování obrazu MeSH
• senioři MeSH
• Check Tag
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• senioři MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

Cévní mozková příhoda je celosvětově nejčastější příčinou invalidity. Určující pro výsledný funkční deficit po iktu jsou především negativní příznaky syndromu horního motoneuronu (oslabení, ztráta zručnosti a rychlá unavitelnost), nicméně významnou roli hraje i spasticita. Prevalence postiktální spasticity se pohybuje mezi 20–40 %. Spasticita po iktu představuje významný medicínský a socioekonomický problém. Komplexní terapie spasticity vyžaduje multidisciplinární přístup. Aplikace botulotoxinu typu A ve spojení s rehabilitací je v současnosti považována za léčbu první volby u postiktální spasticity. Bezpečnost a účinnost terapie botulotoxinem byla opakovaně ověřena řadou klinických studií. Kromě periferní denervace v místě aplikace působí botulotoxin na různých úrovních CNS včetně mozkového kortexu, což prokazují recentní studie s využitím funkční magnetické rezonance.

Stroke is the leading cause of disability worldwide. Negative signs of upper motor neuron syndrome (weakness, loss of dexterity and increased fatigability) are crucial for determining post-stroke functional deficit, nevertheless, spasticity may also play an important role. Prevalence estimates of post-stroke spasticity (PSS) range from 20 to 40%. PSS poses a substantial medical and socioeconomic burden. Comprehensive treatment of spasticity requires multidisciplinary approach. The application of botulinum toxin type A in association with physiotherapy is currently considered the first-line therapy of PSS. The safety and efficacy of botulinum toxin treatment have been repeatedly confirmed in number of clinical trials. In addition to the peripheral action, botulinum toxin affects various levels of the CNS including cerebral cortex, as demonstrated by recent studies using functional magnetic resonance imaging.

• MeSH
• botulotoxiny typu A farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• centrálně působící myorelaxancia farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• cévní mozková příhoda * komplikace   patofyziologie   MeSH
• lidé MeSH
• marihuana pro léčebné účely terapeutické užití   MeSH
• mozkový infarkt komplikace   patofyziologie   MeSH
• svalová spasticita * farmakoterapie   patofyziologie   rehabilitace   MeSH
• techniky cvičení a pohybu MeSH
• techniky fyzikální terapie MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH

BACKGROUND: Our aim was to use functional magnetic resonance imaging (fMRI) to compare brain activation changes due to botulinum toxin A (BoNT) application between two chronic stroke patient groups with different degree of weakness treated for upper limb spasticity. METHODS: Fourteen ischemic stroke patients with hand weakness and spasticity were studied. Spasticity was scored by modified Ashworth scale (MAS). FMRI was performed 3 times: before (W0) and 4 (W4) and 11 weeks (W11) after BoNT application. Group A: 7 patients (2 males, 5 females; mean age 59.14 years) with hand plegia, who imagined moving fingers. Group B: 7 age-matched patients (6 males, 1 female; mean age 59.57 years) able to perform sequential finger movement. RESULTS: BoNT transiently lowered MAS in W4 in both groups. In group A, activation of the frontal premotor cortex dominated and persisted for all three fMRI sessions whereas the ipsilesional cerebellum and cortex bordering bilateral intraparietal sulcus activation changed over time. Between-session contrasts showed treatment-related activation decreases in the mesial occipitoparietal and lateral occipital cortex. In group B, brain activation was markedly reduced after BoNT (W4). Whereas some of these areas manifested only transient reduction and expanded again at W11, in others the reduction persisted. CONCLUSION: Study of two age-matched groups with mild and severe weakness demonstrated different effects of BoNT-lowered spasticity on sensorimotor networks. Group A performing movement imagery manifested BoNT-induced reduction of activation in structures associated with visual imagery. Group B performing movement manifested reduced activation extent and reduced activation of structures outside classical motor system, suggestive of motor network normalization.

• MeSH
• botulotoxiny typu A farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• cévní mozková příhoda komplikace   patofyziologie   MeSH
• dospělí MeSH
• imaginace fyziologie   MeSH
• ischemie mozku komplikace   patofyziologie   MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• magnetická rezonanční tomografie MeSH
• mozková kůra účinky léků   patofyziologie   MeSH
• nervosvalové látky farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• paralýza farmakoterapie   etiologie   patofyziologie   MeSH
• paže patofyziologie   MeSH
• pohyb účinky léků   fyziologie   MeSH
• ruka patofyziologie   MeSH
• senioři MeSH
• svalová spasticita farmakoterapie   etiologie   patofyziologie   MeSH
• výsledek terapie MeSH
• Check Tag
• dospělí MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• senioři MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

Cévní mozková příhoda je celosvětově nejčastější příčina invalidity. Po iktu je i dospělý mozek schopen strukturální a funkční reorganizace, výsledná neurální plasticita se považuje za podklad podstatné části úpravy neurologického deficitu. Existují však i neuroplastické změny, které naopak neurologické funkce zhoršují. Příkladem takové maladaptivní plasticity je rozvoj spasticity po iktu. Odhaduje se, že spasticitou je postiženo 20–40 % pacientů po iktu. Spasticita po iktu negativně ovlivňuje funkční stav a kvalitu života pacientů a představuje významnou socioekonomickou zátěž. Léčba spasticity vyžaduje týmovou spolupráci odborníků, léčebná strategie sestává z fyzioterapie a aplikace botulotoxinu. Botulotoxin typu A je v současnosti považován za terapii první volby u spasticity po iktu. Kromě periferního účinku botulotoxinu na nervosvalové ploténce přibývá i dokladů o jeho vzdálených účincích na CNS. Výsledky recentních studií s využitím funkční magnetické rezonance u pacientů v chronické fázi iktu naznačují, že botulotoxin aplikovaný do spastických svalů moduluje abnormální kortikální reorganizaci (maladaptivní plasticitu).

Stroke is the leading cause of disability worldwide. Even the adult brain is capable of structural and functional reorganization following stroke, the resulting neural plasticity is assumed to underlie most of the recovery of neurological deficit. Other neuroplastic changes, however, may worsen neurological functions. Development of post‑stroke spasticity can be considered an example of such maladaptive plasticity. It is estimated that 20–40% of stroke survivors develop spasticity. Post‑stroke spasticity affects functional status and quality of life of patients and represents a significant socioeconomic burden. Therapy of post‑stroke spasticity requires team collaboration, treatment strategies consist of physiotherapy and botulinum toxin application. Botulinum toxin type A is currently considered first‑line therapy for post‑stroke spasticity. In addition to peripheral effects of botulinum toxin on the neuromuscular junction, there is growing evidence of distant effects on the CNS. The results of recent studies using functional magnetic resonance imaging in the chronic stroke patients suggest that botulinum toxin injected into the spastic muscle modulates the abnormal cortical reorganization (maladaptive plasticity). Key words: stroke – plasticity – spasticity – botulinum toxin – cortex The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manu­script met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers.

• Klíčová slova
• maladaptivní plasticita,
• MeSH
• botulotoxiny typu A * farmakologie   terapeutické užití   MeSH
• cévní mozková příhoda * komplikace   MeSH
• lidé MeSH
• magnetická rezonanční tomografie MeSH
• mozková kůra fyziologie   patofyziologie   účinky léků   MeSH
• nervosvalová ploténka účinky léků   MeSH
• neuroplasticita * fyziologie   účinky léků   MeSH
• neurorehabilitace MeSH
• svalová spasticita * etiologie   patofyziologie   terapie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH

Cíl: Cílem naší fMR studie bylo lokalizovat změny aktivace mozkového kortexu u pacientů po cévní mozkové příhodě s reziduální spasticitou ruky léčených botulotoxinem A (BoNT). Soubor a metodika: Bylo vyšetřeno 34 pacientů po prodělané cévní mozkové příhodě s reziduální spasticitou ruky; z tohoto počtu vyšetřených byly nezávisle analyzovány dvě homogenní podskupiny. Skupina A byla tvořena 4 mladými pacienty (2 muži, 2 ženy, věk 25 ? 3,4 let, rozptyl 22–31 let) s plegií ruky. Skupina B byla tvořena 5 staršími pacienty (4 muži, 2 ženy, věk 67 ? 11,1 let, rozptyl 54–80) s parézou ruky. Mozkový motorický systém byl mapován pomocí funkční magnetické rezonance (fMR) během provádění motorické úlohy postiženou končetinou (skupina A: myšlený pohybu prstů; skupina B: skutečný pohyb prstů). Vyšetření bylo opakováno dvakrát, vždy před a čtyři týdny po aplikaci BoNT. Skupina B byla vyšetřena ještě potřetí s odstupem 11 týdnů od aplikace BoNT. Změna spasticity byla hodnocena pomocí modifikované Ashworthovy škály (MAS). Výsledky: Léčba BoNT snížila spasticitu u všech pacientů; hodnoceno čtyři týdny po aplikaci. fMR před aplikací BoNT ukazovalo abnormně rozsáhlou a bilaterální aktivaci korových oblastí během motorické úlohy. Po aplikaci BoNT došlo k dočasné a částečné normalizaci obrazu aktivace. Kontrast pre- > post-BoNT prokázal signifikantní snížení aktivace v zadním cingulu/precuneu (skupina A) a dorzolaterálním prefrontálním kortexu (skupina B). Závěr: Naše výsledky naznačují, že i struktury mimo klasický senzorimotorický systém se uplatňují u postiktální spasticity.

Aim: The aim of our functional magnetic resonance (fMRI) study was to localize the changes of cerebral cortex activation in stroke patients suffering from upper limb spasticity and treated with botulinum toxin A (BoNT). Materials and methodology: 34 patients suffering from upper limb post-stroke spasticity were examined; 9 of these patients were grouped into two homogenous subgroups that allowed independent further analysis. Group A consisted of four patients (2 males, 2 females; aged 25.5 ? 3.4 years, range 22–31 years) who suffered from hand plegia. Group B consisted of five patients (4 males, 1 female; aged 67.0 ? 11.1 years, range 54–80) who were able to perform real finger movement. The change of arm spasticity was assessed by using the modified Ashworth scale (MAS). fMRI was performed during imaginary movement (group A) or real movement of the impaired hand (group B). fMRI sessions were performed before (W0) and four weeks (W4) after BoNT treatment. Group B underwent additional fMRI 11 weeks (W11) after BoNT application. Results: BoNT treatment decreased arm spasticity in all patients assessed 4 weeks following the BoNT injection. fMRI pre-BoNT treatment showed extensive and bilateral task-related activation of cortical areas. Following the BoNT treatment, temporary and partial shift towards normal distribution of activity occurred. The pre>post-BoNT contrast revealed a significant decrease in activation of the posterior cingulate/precuneus region (group A) and dorsolateral prefrontal cortex (group B). Conclusion: Our results imply that structures outside the traditional sensorimotor system may play a role in the relief of post-stroke spasticity.

• Klíčová slova
• funkční magnetická rezonance,
• MeSH
• botulotoxiny typu A * terapeutické užití   MeSH
• cévní mozková příhoda * komplikace   MeSH
• dospělí MeSH
• horní končetina MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• magnetická rezonanční tomografie * statistika a číselné údaje   MeSH
• mapování mozku MeSH
• mladý dospělý MeSH
• motorické korové centrum fyziologie   MeSH
• mozek účinky léků   MeSH
• mozková kůra fyziologie   MeSH
• nervosvalové látky terapeutické užití   MeSH
• nervové dráhy účinky léků   MeSH
• obnova funkce fyziologie   účinky léků   MeSH
• paralýza patofyziologie   MeSH
• pohybová aktivita fyziologie   MeSH
• prospektivní studie MeSH
• rehabilitace po cévní mozkové příhodě MeSH
• senioři MeSH
• stupeň závažnosti nemoci MeSH
• svalová spasticita patofyziologie   MeSH
• výsledek terapie MeSH
• Check Tag
• dospělí MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• mladý dospělý MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• senioři MeSH
• ženské pohlaví MeSH

• Publikační typ
• abstrakt z konference MeSH