Cognitive and motor processing in mild spastic cerebral palsy: An event-related potential study

Abstract

CP-oireyhtymän syntyyn johtaa kehittyvissä aivoissa tapahtunut vaurio sikiöaikana, vastasyntyneenä tai varhaislapsuudessa. Liikettä säätelevillä aivoalueilla tapahtunut vaurio aiheuttaa liikuntavamman, johon liittyy usein kognitiivisia häiriöitä. Etenkin tarkkaavuuden, työmuistin ja toiminnan ohjauksen häiriöt ovat tavallisia kliinisiä havaintoja spastisessa CP-vammassa, joka on yleisin alatyyppi kaikista tapauksista. Tässä neljän herätevastetutkimuksen sarjassa tarkasteltiin kognitiivista ja motorista prosessointia lievästi spastisilla CP-vammaisilla lapsilla ja nuorilla. Tarkkaavuutta, työmuistia ja toiminnan ohjausta arvioitiin kahden tietokoneella esitetyn tehtävätyypin aikana. Ensimmäinen, nk. oddball-tehtävä ei edellyttänyt motorista ponnistelua. Toinen, viisuaalisen muistin tehtävä edellytti yksinkertaista motorista reagointia.

Ensimmäisessä (I) tutkimuksessa havaittiin, että tarkkaavuuden perusprosessit (orientaatio ja ärsykkeiden erottelu) eivät poikenneet verrokkihenkilöistä, kun tehtävä ei edellyttänyt motorista reagointia.

Toisessa (II) tutkimuksessa havaittiin, että CP-vammaisilla lapsilla oli hitaammat reaktioajat ja he tekivät enemmän virheitä ikäverrokkeihin nähden. Herätevasteiden analysointi kuitenkin osoitti, että ärsykkeiden kognitiivinen prosessointi P3-komponentin voimakkuuden ja ajoituksen perusteella ei poikennut ikäverrokeista. Myöskään motorinen valmistautuminen CNV-komponentin voimakkuudella mitattuna ja motorinen suunnittelu P2- komponentin voimakkuudella ja ajoituksella mitattuna eivät poikenneet verrokeista. Johtopäätöksenä todettiin, että CP-vammaisten lasten motorinen hitaus liittyy motorisen liikkeen toimeenpanon hitauteen.

Kolmannessa (III) tutkimuksessa havaittiin, että CP-vammaisilla lapsilla virheitä edelsi heikentynyt motorinen valmistautuminen CNV-komponentilla mitattuna. CP-vammaiset lapset havaitsivat kuitenkin tekemänsä virheet, mikä tuli ilmi negatiivisena virhekomponenttina heti virheellisen reaktion jälkeen. He myöskin pystyivät verrokkien tavoin tehokkaasti orientoitumaan tehtävään uudestaan ja parantamaan suoritustaan virheen jälkeen. Johtopäätöksenä todettiin, että virheen jälkeinen prosessointi CP-vammaisilla lapsilla ei poikennut verrokeista.

Neljännessä (IV) tutkimuksessa havaittiin, että heikentynyt ärsykkeen arviointi edelsi virheitä sekä CP-vammaisilla lapsilla että verrokeilla. Lisäksi havaittiin, että toisessa (II) tutkimuksessamme ilmennyt heikentynyt motorinen valmistautuminen ennen virheitä oli nähtävissä jo ennen virhettä edeltävää oikeaa vastausta. Johtopäätöksenä todettiin, että CP-vammaisten lasten heikompi motorinen suoriutuminen liittyy motorisen liikkeen toimeenpanon vaikeuksiin sekä motorisessa valmistautumisessa havaittuihin notkahteluihin.

Cerebral palsy (CP) is a motor disorder often accompanied by cognitive deficits. The spastic subtype is the most common type (66 % - 82 %) of all cases, and abnormalities in attention, working memory, and executive functions are common clinical observations in this group. The present series of event-related potential (ERP) studies investigated cognitive and motor processing in youth with mild spastic cerebral palsy. Attention, working memory, and executive functions were evaluated in an oddball task and in a memory search task.

Study I showed that fundamental attention processes (orientation and evaluation of stimulus novelty) were intact in youth with mild spastic cerebral palsy when measured in a condition requiring no overt reactions.

In Study II, findings indicated an overall slowness and lower performance accuracy in youth with mild spastic cerebral palsy. An event-related potential analysis revealed that the stimulus evaluation processing, indexed by the parietal P300, was intact in the group of patients. Also event preparation and action planning, indexed by the frontal late contingent negative variation and the frontal P2, respectively, were intact in the group of patients. It was concluded that patients’ motor slowness reflected poor motor execution processes.

In study III, findings indicated that error responses in youth with mild spastic cerebral palsy were associated with weak motor preparation, as indexed by the amplitude of the late contingent negative variation. However, patients were detecting their errors as indexed by the amplitude of the response-locked negativity and thus improved their performance in next trial. The results suggest that the consequence of error making on future performance is intact in the sample of youth with mild spastic cerebral palsy.

In study IV, it was found that error making was foreshadowed by a decrease in stimulus evaluation in the patient group and in the control group. Further, altered motor preparation for erroneous responses discovered in study III was perceived already in the correct trial directly preceding an error. It was concluded that although the patient group showed intact stimulus and response evaluation capacity, their weaker behavioral outcomes (slower response times and pronounced error rates) in comparison to controls reflected difficulties in motor processes, namely, disturbances in poor motor execution processes and fluctuations in motor presetting.