Mirror movements in children with unilateral cerebral palsy due to perinatal stroke: clinical correlates of plasticity reorganization

Dev Med Child Neurol. 2019 Aug;61(8):943-949. doi: 10.1111/dmcn.14155. Epub 2019 Jan 28.

Abstract

Aim: We aimed to determine if the mirror movements that often result in children with unilateral cerebral palsy (CP) after perinatal stroke represent a clinical biomarker of developmental plasticity.

Method: This was a prospective, controlled cohort study. Mirror movements in children with unilateral CP from a population-based cohort were compared to those of typically developing controls. The population with stroke was assessed further via electromyography (EMG), motor function, and corticospinal organization investigations. Mirror movements were quantified (0-5) bidirectionally. EMG mirror movements were quantified during voluntary contraction. Motor function was quantified by validated measures including the Assisting Hand Assessment (AHA). Corticospinal organization was categorized as ipsilateral or contralateral using transcranial magnetic stimulation (TMS). The relationships between mirror movements, function, and corticospinal organization were assessed (t-tests, Pearson rank correlation coefficients).

Results: Ninety-two participants were scored (55 males, 37 females, mean [SD] 12y [5y 6mo], range 4-17y), 63 with complete motor outcomes and 39 with TMS data. EMG ratios correlated with clinical mirror movements (r=0.562, p=0.008). Mild mirror activity in controls declined with age (r=-0.459, p<0.001). Mirroring was stronger with tasks performed by the affected hand (p<0.001). Mirror movements correlated with AHA scores (r=-0.255, p=0.04) and poor motor outcome (p<0.001). Unaffected hand mirror activity was higher in children with ipsilateral corticospinal tract arrangements (p<0.001).

Interpretation: Clinical mirror movements correlate with disability and corticospinal organization in children with unilateral CP with perinatal stroke. This simple bedside biomarker could facilitate patient selection for personalized rehabilitation.

What this paper adds: Mirror movements are a clinical indicator of corticospinal organization in children with unilateral cerebral palsy with perinatal stroke. Mirroring is strongest in children with ipsilateral corticospinal tract reorganization. The concept of a 'directionality factor' to mirror movements highlights additional, clinically relevant functional correlations.

MOVIMIENTOS EN ESPEJO EN NIÑOS CON PARÁLISIS CEREBRAL UNILATERAL DEBIDO A UN ACCIDENTE CEREBROVASCULAR PERINATAL: CORRELATOS CLÍNICOS DE REORGANIZACIÓN DE LA PLASTICIDAD: OBJETIVO: Nuestro objetivo fue determinar si los movimientos en espejo que a menudo presentan niños con parálisis cerebral unilateral después de un accidente cerebrovascular perinatal representan un biomarcador clínico de la plasticidad del desarrollo. MÉTODO: Este fue un estudio prospectivo de cohorte controlado. Los movimientos en espejo en niños con parálisis cerebral unilateral de una cohorte basada en la población se compararon con los de los controles. La población con accidente cerebrovascular se evaluó más a fondo mediante electromiografía (EMG), función motora e investigaciones de organización corticoespinal. Los movimientos en espejo se cuantificaron (0-5) bidireccionalmente. Los movimientos en espejo EMG fueron cuantificados durante la contracción voluntaria. La función motora se cuantificó mediante medidas validadas, incluida la Evaluación de la Mano Auxiliar (AHA). La organización corticoespinal se clasificó como ipsilateral o contralateral utilizando estimulación magnética transcraneal (SMT). Se evaluaron las relaciones entre los movimientos de espejo, la función y la organización corticoespinal (pruebas t, coeficientes de correlación de rango de Pearson). RESULTADOS: Noventa y dos participantes fueron calificados (55 masculinos, 37 femeninos, media [DE] 12 años de edad [5 años y 6 meses], rango 4-17 años), 63 con resultados motores completos y 39 con datos de TMS. Las proporciones de EMG se correlacionaron con los movimientos en espejo clínico (r = 0.562, p = 0.008). La actividad del espejo leve en los controles disminuyó con la edad (r = −0.459, p < 0.00001). El reflejo fue más fuerte con las tareas realizadas por la mano afectada (p < 0,001). Los movimientos en espejo se correlacionaron con las puntuaciones del AHA (r = −0.255, p = 0.04) y el resultado motor deficiente (p < 0.001). La actividad en espejo de la mano no afectada fue mayor en niños con disposiciones del tracto corticoespinal ipsilateral (p < 0,001). INTERPRETACIÓN: Los movimientos en espejo clínico se correlacionan con la función motora y la organización corticoespinal en niños con parálisis cerebral unilateral con accidente cerebrovascular perinatal. Este biomarcador simple junto a la cama podría facilitar la selección de pacientes para una rehabilitación personalizada.

MOVIMENTOS EM ESPELHO EM CRIANÇAS COM PARALISIA CEREBRAL UNILATERAL DEVIDO A ACIDENTE VASCULAR CEREBRAL PERINATAL: CORRELATOS CLÍNICOS DA REORGANIZAÇÃO POR PLASTICIDADE: OBJETIVO: Visamos determinar se os movimentos em espelho frequentemente observados em crianças com paralisia cerebral unilateral após acidente vascular cerebral perinatal representam um biomarcardor clínico da plasticidade do desenvolvimento MÉTODO: Tratou-se de um estudo de coorte prospectivo controlado. Movimentos em espelho em crianças com paralisia cerebral unilateral de uma coorte populacional foram comparados com os de controles. A população com acidente vascular cerebral foi adicionalmente avaliada com investigações de eletromiografia (EMG), função motora, e organização córtico-espinhal. Os movimentos em espelho foram quantificados (0-5) bidirecionalmente. Movimentos em espelho ao EMG foram quantificados durante a contração voluntária. A função motora foi quantificada por meio de medidas validadas incluindo a Assisting Hand Assessment (AHA). A organização córtico-espinhal foi categorizada como ipsilateral ou contralateral usando estimulação magnética transcraniana (EMT). As relações entre movimentos em espelho, função, e organização córtico-espinhal foram avaliadas (testes t, coeficientes de correlação de Pearson). RESULTADOS: Noventa e dois participantes foram pontuados (55 do sexo masculino, 37 do sexo feminino, média [DP] 12a [5a 6m], variação 4-17a), 63 com resultados motores completos e 39 com dados de EMT. As razões do EMG se correlacionaram com movimentos em espelho clínicos (r = 0,562, p = 0,008). A atividade em espelho leve nos controles diminuiu com a idade (r = −0,459, p < 0,00001). O espelhamento foi mais forte com tarefas realizadas pela mão afetada (p < 0,001). Movimentos em espelho correlacionaram com escores da AHA (r = -0,255, p = 0,04) e com pobre resultado motor (p < 0,001). Atividade em espelho na mão não afetada foi maior em crianças com arranjos ipsilaterais do trato córtico-espinhal (p < 0,001). INTERPRETAÇÃO: Movimentos em espelho clínicos se corelacionaram com a incapacidade e com a organização córtico-espinhal em crianças com paralisia cerebral unilateral com acidente vascular cerebral perinatal. Este simples biomarcador pode facilitar a seleção de pacientes para reabilitação personalizada.

MeSH terms

  • Adolescent
  • Cerebral Palsy / etiology
  • Cerebral Palsy / physiopathology*
  • Child
  • Female
  • Functional Laterality / physiology
  • Humans
  • Male
  • Movement / physiology*
  • Movement Disorders / etiology
  • Movement Disorders / physiopathology*
  • Muscle, Skeletal / physiopathology
  • Neuronal Plasticity / physiology*
  • Prospective Studies
  • Pyramidal Tracts / physiopathology*
  • Stroke / complications
  • Stroke / physiopathology*
  • Transcranial Magnetic Stimulation