CORTICOSPINAL INPUT ONTO MOTOR NEURONS PROJECTING TO ANKLE MUSCLES IN INDIVIDUALS WITH CEREBRAL PALSY

SUMMARY Cross‐correlograms between voluntarily active soleus (SOL) and tibialis anterior (TA) motor units were generated from seven control subjects and six subjects with spastic cerebral palsy (CP). Short‐duration central peaks were observed in three subjects with spastic diplegia only. All subjects demonstrated reciprocal inhibition in TA following electrical stimulation of group 1 afferents to SOL, and all subjecis with CP demonstrated strong activation of both TA and SOL in response to transcranial magnetic stimulation. Responses in SOL were stronger than those observed from controls. These data support the existence of abnormal corticospinal projections to soleus motor neurons in individuals with spastic CP. In spastic diplegia, short‐term discharge synchrony between SOL and TA motor units may reflect abnormal interneuronal modulation at the spinal level. Abnormal corticospinal projections and/or modulation of spinal interneurons may contribute to the disordered movement patterns and co‐activation observed in this population. RÉSUMÉ Influx corticospinaux sitr les neurones moteurs des muscles de la cheville chez les IMC Les corrélogrammes croises des unités motrices stimulées volontairement sur le soléaire (SOL) et le jambier antéricur (TA) ont été relevés chez sept sujets contrôles et six IMC à forme spastique (CP). Des pics centraux de courte duree ne furent observes que chez trois sujets avec diplegie spastique. Tous les sujets montrercnt une inhibition reciproque sur les TA a la suite d'une stimulation electrique des afferents du groupe I du soléaire, et tous les sujets CP montrerent une forte activation conjointe des TA et des SOL en réponse a une stimulation magnéiquc transcranienne. Les reponses SOL etaient plus fortes que chez les controles. Ces donnees favorisent l'hypothese de l'existence de projections corticospinals anormales sur les neurones moteurs du soleaire chez les CP spastiques. Dans la diplegie spastique, le synchronisme des decharges a court terme entre les unites motrices SOL et TA pourrait traduire une modulation interncurale anoimale au niveau spinal. Les projections corticospinalcs anormales et/ou la modulation des interneurones medullaires peuvent contribuer a I'allure perturbec du mouvement et a la co‐activation observée dans cette population. ZUSAMMENFASSUNG Corticospinaler Impuls für Motorneurone der Unierschenkebmiskidatttr bei Patienlen mit Cerebralparese Bei sieben Kontrollpersonen und sechs Patienten mil spastischer Cerebralparese (CP) wurden Kreuzkorrelogramme zwischen den willkurlieh innervierbaren Motor Units der Mm soleus (SOL) und tibialis anterior (TA) hergestellt. Nur bei drei Patienten mit spastischer Diplegie wurden kurze zentrale Entladungen beobachtet. Alle Probanden zeigten eine reziproke Inhibition im TA nach, elektrischer Stimulation der Afferenten der Gruppe I zum SOL und alle Patienten mit CP zeigten eine slarke Aktivierung von TA und SOL als Reaktion auf eine transkranielle magnetische Stimulation. Die Reaktionen im SOL waren starker ausgepragt als bei den Kontrollen. Die Daten bestütigen, daß es bei Patienten mit spastischer CP abnorme kortikospinale Projektionen zu den SOL Motorneuronen gibt. Bei der spastischen Diplegie kann eine kurze Entladungssynchronisation zwischen SOL und TA Motor Units Ausdruck einer abnormen intcrneuronalen Modulation auf spinaler Ebene sein. Abnorme kortikospinale Verbindungen und/oder Beeinflussung der spinalen Interneurone konnen zu dem gestörten Bewegungsmuster und der Co‐Aktivierung beitragen, die bei dicsen Patienten beobachtet werden. RESUMEN Acción corticoespinal sobre las neuronas motoras que se proyectan en los musculos del tobillo, en individuos con pardlisis cerebral Se generaron correlogramas cruzados entre cl sóleo voluntariamente activo (SOL) y el tibial anterior (TA) en sus unidades motoras, en sicte sujetos control y seis con paralisis cerebral (PC). Se observaron espigas centrales de corta duracion en tres individuos con diplegia espástica sola. Todos los individuos mostraron una inhibición reciproca en TA tras la estimulacion electrica del grupo 1 de aferentes al SOL, y todos los individuos con PC demostraron una fuerte activation al mismo tiempo de TA y SOL como respuesta a la estimulacion magnetica transcraneal. Las respuestas en el SOL eran mds intensas que las observadas en controles. Estos datos refucrzan la existencia de proyecciones corticoespinales anórmales sobre las neuronas motoras del sóleo en individuos con PC espastica. En la diplegia espastica, la descarga a corto plazo sincrónica entre SOL y las unidades motoras del TA puede reflejar una modulacion intemeural anómala a nivel espinal. Las proyecciones cortico‐espinales anomalas y/o la modulación interneuronal espinal, pueden contribuir a los patrones de desorden motor y a la co‐activacion observadas en esta población.