Functional consequences of unilateral and sequential bilateral cortical infarcts in the adult rat brain

Chanina, Elena

Die Auswirkungen von Schlaganfällen sind nicht auf die geschädigte Hirnregion beschränkt sondern betreffen auch die Umgebung des Hirninfarktes sowie ipsi- und kontralaterale Hirnregionen. Um die Rolle funktioneller Veränderungen im homotop kontralateralen Kortex nach dem Hirninfarkt im sensomotorischen Vorderpfotenkortex der Ratte (FL SMC) zu klären, wurde diese Hirnregion systematisch zu verschiedenen Zeitpunkten durch einen zweiten Hirninfarkt lädiert, wobei zur Auslösung der Infarkte das Photothrombose-Modell verwendet wurde. Die Untersuchungen der sensomotorischen Vorderpfotenfunktion zeigten interessanterweise keine Unterschiede in der Funktionserholung zwischen Tieren mit einzelnen oder bilateralen Hirninfarkten, was bedeutet, dass der kontralaterale Kortex zur Funktionserholung der initial beeinträchtigen Vorderpfote keinen wesentlichen Beitrag leistet. In einer weiteren Untersuchungsserie zeigte sich allerdings bei Tieren mit bilateralen Hirninfarkten eine erhebliche Reduktion des globalen Hirnvolumens im Vergleich zu Tieren mit einem Hirninfarkt und den Kontrolltieren. In Verhaltensuntersuchungen im Wasserlabyrinth konnte nachgewiesen werden, dass dieser Verlust an globalem Hirnvolumen mit schlechteren Leistungen in diesem kognitiven Test einhergehen. Die diesen degenerativen Prozessen zugrunde liegenden Mechanismen sind allerdings noch weit gehend unbekannt und machen so weitere Untersuchungen erforderlich.

---- The effects of focal brain ischemia are not limited to the lesion itself but also involve perilesional and widespread ipsilateral and contralateral brain areas. The present study was designed to characterize the structural and behavioral consequences of cortical infarcts in the forelimb sensorimotor cortex (FL SMC) of rats. In order to analyze the role of functional alterations in the contralateral cortex the homotopic contralesional areas were systematically lesioned at different time points after the first infarct using a photothrombosis model. A battery of sensorimotor tests was used to assess the effect of different time intervals between the cortical bilateral infarcts in the FL SMC on the forelimb sensorimotor deficit and functional recovery. Neuronal degeneration and inflammation were immunohistochemically studied in remote subcortical areas. Furthermore, the long-term effects of single and sequential cortical infarcts on brain volume and cognitive function were assessed in this study. In a first set of experiments it was demonstrated that the extent of remote neuronal degeneration following bilateral infarcts was dependent on the time interval between the lesions. Neuronal degeneration detected in the striatum and thalamus was accompanied by massive activation of microglia and astrocytes that, however, did not differ between SL and DL groups. Investigations of forelimb sensorimotor functions in a second set of experiments using glass cylinder and foot-fault tests demonstrated no difference in time course and extent of functional recovery in SL and DL animals. Even when the intervals between the infarcts were varied (0, 2, 7, or 10 days), the second infarct did not impair the functional recovery of the initially impaired forelimb. This finding provides further evidence that the contralesional cortex did not significantly contribute to the functional recovery of the impaired forelimb. However, in the third study evaluation of brain volume in DL-animals detected a reduction of global brain volume compared to SL-animals. Behavioral studies in the water maze further demonstrated that this loss of brain volume corresponded to a slight but significant cognitive impairment. Additional investigations are needed to elucidate the pathophysiological mechanisms causing degenerative processes after repetitive ischemic infarcts.

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Chanina, Elena: Functional consequences of unilateral and sequential bilateral cortical infarcts in the adult rat brain. 2006.

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