Proefschrift-artikel

Kinderen met Cerebrale Parese (CP) beginnen doorgaans later met zelfstandig lopen dan kinderen zonder deze aandoening. Uit eerder onderzoek blijkt dat hun looppatronen enkele eigenschappen van onvolwassen looppatronen behouden, wat tot op zekere hoogte verklaard kan worden door een beperkte selectieve motorische aansturing. Door het nog plastische brein van jonge kinderen kunnen vroege interventies die zich richten op de neuromusculaire aansturing tijdens het lopen belangrijk zijn voor het verbeteren van loopkwaliteit bij kinderen met CP. In het proefschrift heeft de auteur getracht de onderliggende mechanismen van verstoorde loopontwikkeling te identificeren bij jonge kinderen met, of met een hoog risico op CP.

Auteur
DR.A. (ANNIKE) BEKIUS

Promovenda: A. (Annike) Bekius, docent Psychobiologie, Universiteit van Amsterdam
Datum promotie: 24 november 2021 Promotoren: prof. dr. A. (Andreas) Daffertshofer, prof. dr. A.I. (Annemieke) Buizer
Copromotoren: dr. N. (Nadia) Dominici, prof. dr. ir. J. ( Jaap) Harlaar

De digitale versie van het proefschrift is te vinden via: https://research.vu.nl/en/ publications/a-small-step-towards-understanding-impaired-walking- development-i

Spiersynergie-analyse is een mogelijkheid om de mechanismen van verstoorde loopontwikkeling bij jonge kinderen met CP te ontrafelen. Een verfijnde aansturing van een groot aantal spieren is vereist tijdens het lopen. Waarschijnlijk vereenvoudigt het centrale zenuwstelsel dit proces door het aansturen van groepen spieren, zogenaamde spiersynergieën. We weten dat het aantal spiersynergieën toeneemt van twee in pasgeborenen tijdens de stapreflex, naar vier in peuters vlak na hun eerste zelfstandige stapjes.1 In een systematisch review van de bestaande literatuur liet ik zien dat kinderenmet CP in de schoolgaande leeftijd minder spiersynergieën gebruiken tijdens het lopen dan zich normaal ontwikkelende (TD) kinderen en dat het effect van behandeling mogelijk voorspeld kan worden door spiersynergie-eigenschappen voorafgaand aan de behandeling.2 Tot nu toe was de ontwikkeling van spiersynergieën van ondersteund naar zelfstandig lopen bij jonge kinderen met een hoog risico op CP nog niet onderzocht.

Spiersynergieën kunnen verkregen worden uit spieractiviteit, gemeten met elektro- myografie (EMG). In mijn proefschrift heb ik de spieractiviteit tijdens het lopen gemeten van in totaal 18-22 bilaterale beenspieren van kinderen met (een hoog risico op) CP en TD kinderen, tussen een half en 5 jaar oud. In een cross-sectioneel onderzoek werden 20 kinderen met (een hoog risico op) CP en 20 TD kinderen gegroepeerd op basis van hun loopvaardig- heid, ondersteund of zelfstandig lopen. Kinderen die nog niet zelfstandig konden lopen werden ondersteund om hun middel of onder de armen tijdens het lopen op een loopband. Kinderen die zelfstandig konden lopen liepen over de grond heen en weer. In lijn met eerdere bevindingen gebruikten kinderen met (een hoog risico op) CP minder synergieën dan TD-kinderen in zowel de ondersteund als zelfstandig lopen groep. Daarnaast liet de meest aangedane kant van kinderen met asymmetrische CP die zelfstandig lopen minder synergieën zien dan de minder aangedane kant. Deze bevindingen suggereren dat vroege hersen- beschadiging resulteert in vroege afwijkin- gen in de neuromusculaire aansturing, specifiek voor de meest aangedane kant bij kinderen met asymmetrische CP.

Het cross-sectionele design beperkt het trekken van conclusies over de oorzaken van een (veranderde) ontwikkeling. Om die reden heb ik ook een longitudinaal design aangenomen. Drie kinderen met een hoog risico op CP, met uiteenlopende ontwikkelingstrajecten, werden gevolgd gedurende vijf opeenvolgende sessies over een periode van een tot twee jaar. Het onderzoek begon voor de aanvang van zelfstandig lopen en omvatte een sessie met de eerste zelfstandige stapjes. Eén kind ontwikkelde geen CP, één was gediagnos- tiseerd met unilaterale CP, en één met bilaterale CP. Het kind zonder CP en het kind met unilaterale CP gingen zelfstandig lopen en tijdens de switch van ondersteund naar zelfstandig lopen lieten zij verande- ringen zien in looppatronen, spieractivatie- patronen en spiersynergie-structuur. Bij het kind met unilaterale CP waren deze veran- deringen minder prominent in de meest aangedane kant. Het kind met bilaterale CP ging niet zelfstandig lopen en liet geen veranderingen zien in de eerdergenoemde parameters over de tijd. Hoewel deze bevindingen verschillen laten zien in de ontwikkeling van bewegingspatronen tussen kinderen met uiteenlopende ontwikkelingstrajecten zijn er grotere steekproefsamples nodig om de huidige resultaten te verifiëren.

Naast de conventionele spiersynergie- analyse om neuromusculaire aansturing te onderzoeken is spiernetwerkanalyse een alternatief. Deze analyse bouwt voort op intermusculaire coherentie, een synchronisatie tussen de activiteit van twee spieren. Spiernetwerkanalyse evalueert de synchronisatie tussen motorische eenheden van een groot aantal spieren. Deze analyse heb ik toegepast in een onderzoek met gezonde volwassen die liepen op een loop- band. Terwijl intermusculaire coherentie bij zeer lage frequenties grotendeels leek op het dynamische patroon van spier- synergieën, kwamen bij hogere frequenties andere coherentiepatronen naar voren, waarbij er neuromusculaire connectiviteit was over een lange afstand tussen de armen en benen. Deze resultaten suggereren dat synergie- en coherentie-analyse comple- mentair zijn en mogelijk verschillende aspecten van neuromusculaire aansturing weergeven. Spiernetwerkanalyse, specifiek met hogere frequenties, zou in de toekomst dus van toegevoegde waarde kunnen zijn in het onderzoek van neuromusculaire aansturing bij kinderen met CP.

De bevindingen in mijn proefschrift dragen bij aan kennis over de mechanismen die ten grondslag liggen aan de verstoorde loopontwikkeling bij kinderen met, of met een hoog risico op CP. Vroege hersen- beschadiging bij CP uit zich in vroege wij- zigingen van neuromusculaire aansturing, specifiek voor de meest aangedane kant bij kinderen met asymmetrische CP. Spiersynergie-analyse is een veelbelovende objectieve methode voor de detectie van verstoorde neuromusculaire aansturing. Het combineren van deze analyse met spiernetwerk-analyse en gelijktijdige metingen van de hersenactiviteit kunnen in de toekomst een belangrijke stap vormen richting het ontwikkelen van vroege

interventies die zich richten op de neurale paden. Ik heb laten zien dat dergelijk onderzoek met zeer jonge kinderen, waarbij een groot aantal spieren gemeten wordt, uitvoerbaar is. Ik ben ervan overtuigd dat dit onderzoekers bemoedigt om onder- zoek naar de onderliggende mechanismen van loopontwikkeling, met grotere steekproefsamples, voort te zetten om de huidige bevindingen te verifiëren.

Het klinisch gebruik van EMG en spier- synergieën om verstoorde neuromusculaire aansturing in CP vast te stellen is vooralsnog beperkt. Hoewel de bevindingen in mijn proefschrift niet direct impliceren dat revalidatieartsen vanaf morgen spier- synergie-analyse moeten gebruiken om klinische besluiten te nemen, vormen ze wel de basis voor vervolgonderzoek. Om een brug te slaan tussen onderzoekers en art- sen is een constante dialoog en interdisci- plinaire samenwerking nodig. Dit zou de invloed van spiersynergie-analyse voor de revalidatie van kinderen met CP kunnen verhogen. Samen met andere onderzoekers in het veld moeten we de krachten bundelen om de loopkwaliteit van kinderen met CP te verbeteren.

Referenties

1. Dominici N, Ivanenko YP, Cappellini G, d’Avella A, Mondì V, Cicchese M, Fabiano A, Silei T, di Paolo A, Giannini C, Poppele RE, Lacquaniti F. Locomotor primitives in newborn babies and their development. Science 2011;334(6058):997-999.
2. Bekius A, Bach MM, van der Krogt MM, de Vries R, Buizer AI, Dominici N. Muscle synergies during walking in children with cerebral palsy: a systematic review. Frontiers in Physiology 2020:632.