Entwicklung von Gehirn und Nervensystem beim Kleinkind – hochauflösende Ultraschalltechnik bringt neue Erkenntnisse
In den ersten zwei Lebensjahren entwickelt sich das Gehirn des Menschen rasant: Gehirnmasse und Zahl der Synapsen nehmen zu, die Nervenleitgeschwindigkeit verdoppelt sich. Der damit verbundene, erhebliche strukturelle Umbau des peripheren Nervensystems konnte lange nur anhand von Tierexperimenten und invasiven Techniken untersucht werden. Ein Schweizer Forschungsteam hat nun die Reifung des peripheren Nervensystems beim Kind mittels hochauflösender Ultraschallsonden genauer beschrieben.
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Die Forscher des Ostschweizer Kinderspitals St. Gallen haben in einem grossen Forschungsvorhaben das Wachstum verschiedener peripherer Nerven beim Säugling und beim Kleinkind untersucht. Die Studie zum Wachstum der Nervenwurzeln C5 und C6 wurde im Fachmagazin «Brain and Behavior» veröffentlicht und aufgrund ihrer Bedeutung für die Betreuung von Kindern, Säuglingen und Neugeborenen mit dem Anna Mueller Grocholski Preis der Schweizerischen Gesellschaft für Neuropädiatrie ausgezeichnet (1).
Mittels hochfrequenter Ultraschalltechnik konnten die Forschenden zeigen, dass sich der Durchmesser der zervikalen Nervenwurzeln C5 und C6 in den ersten zwei Lebensjahren mehr als verdoppelt und dabei einer logarithmischen Wachstumskurve folgt – analog zur Zunahme der Nervenleitgeschwindigkeit. Zusammen mit weiteren Untersuchungen konnte so gezeigt werden, dass das periphere Nervensystem symmetrisch reift, gleichzeitig für Arme und Beine sowie für proximale und distale Bereiche.
«Mit diesem Wissen können wir in Zukunft Krankheitsbilder bei Kindern, die sowohl die Nervenquerschnittsfläche und die Myelinscheiden als auch die Nervenleitgeschwindigkeit beeinflussen, belastungsarm und kindgerecht untersuchen und besser verstehen», erklärt Dr. Broser. So sei beispielsweise bei vielen motorischen Entwicklungsverzögerungen bisher nicht erforscht, ob diese auch das periphere Nervensystem betreffen. Auch könne man mit der Methode an frühgeborenen Kindern untersuchen, ob die Myelinisierung im Vergleich mit reif geborenen Kindern verzögert erfolgt.
Neue Erkenntnisse durch Ultraschalldiagnostik mit Hochfrequenzsonden
Die Untersuchung basiert auf moderner Ultraschalldiagnostik mit Hochfrequenzsonden von bis zu 33 MHz. Diese Sonden haben zwar eine geringe Eindringtiefe, dafür aber eine sehr hohe laterale und axiale Auflösung von unter einem Zehntelmillimeter. Erstmalig konnte damit auch die strukturelle Entwicklung des Nervus medianus untersucht werden, da dieser bei Säuglingen nur knapp 1 mm unter dem Hautniveau liegt (2). Eine weitere Publikation zum Nervus ischiadicus ist in Vorbereitung (3). Die Ultraschalluntersuchung ist seit vielen Jahren in der pädiatrischen Diagnostik etabliert und für die Kinder ungefährlich und ohne grössere Belastung (4, 5).
Herausforderungen neurophysiologischer Untersuchungen bei Kindern
«Die Fortschritte der Ultraschalltechnik eröffnen neue Möglichkeiten für die Forschung und Diagnostik in der Pädiatrie», betont Dr. Broser. Allerdings berge die neurophysiologische Untersuchung von Kindern auch besondere Herausforderungen. Neuropädiater müssen die Untersuchungstechniken an das Entwicklungsalter anpassen und z. B. für eine Neurographie beim Säugling kleinere Ableit- und Stimulationselektroden verwenden als bei einem Schulkind. Auch die Interpretation der Befunde ist altersabhängig, da sich die Nervenleitgeschwindigkeit aufgrund der Myelinisierung in den ersten zwei Lebensjahren nahezu verdoppelt.
Literatur
- van der Linde J et al.: Correlation of age and the diameter of the cervical nerve roots C5 and C6 during the first 2 years of life analyzed by high-resolution ultrasound imaging. Brain Behav, 12(8):e2649, Aug 2022
- Jenny C et al.: Change in cross-sectional area of the median nerve with age in neonates, infants and children analyzed by high-resolution ultrasound imaging. Eur J Paediatr Neurol. 2020 Nov;29:137-143. doi: 10.1016/j.ejpn.2020.07.017.
- Jenny C et al.: Correlation between age and the sciatic nerve diameter in the first two years of life: a high-resolution ultrasound study. (in review)
- Broser PJ et al.: Elektroneurografische und elektromyografische Diagnostik in der Neuropaediatrie. Klinische Neurophysiologie, 2019
- Broser PJ et al.: Die Bedeutung neurophysiologischer Methoden in der Abklärung neuropädiatrischer und neuromuskulärer Erkrankungen. Monatsschrift Kinderheilkunde, 2019
