A case report of a mild neurologic deficit with extensive poststroke damage to the subdominant brain hemisphere: analysis of data obtained from magnetic resonance tractography, functional magnetic resonance imaging, and electroencephalography

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

The severity of damage to different brain areas, including the cortex, can vary significantly in the associated neurologic deficit and reduction in the quality of life, often regardless of the lesion volume. The localization of the abnormalities plays a large part. Lesions of the dominant and subdominant hemispheres can differ greatly in both clinical features and effects on the patient’s quality of life. In this case report, a patient admitted for rehabilitation after two ischemic strokes underwent neurological and neuropsychological examination, complex instrumental diagnostics using electroencephalography, magnetic resonance imaging, computed tomography perfusion, magnetic resonance tractography, and functional magnetic resonance imaging. The patient had minimal left-sided hemiparesis, impaired regulation of voluntary activity, mild decrease in neurodynamic indicators, mildly impaired concentration, and a critical view of his condition. Neuroimaging findings demonstrated extensive postinfarction damage to the right subdominant hemisphere of the brain in the middle cerebral artery circulation. A nonconformity between the brain damage volume and the severity of its clinical signs was observed. Based on functional examination data, the dominant hemisphere was determined, and restructuring the functional centers was suggested. This clinical case was compared with similar ones, and their relationship with the data was analyzed. Information that expands the knowledge of the topography of the altered zones involved in motor and speech functions and the ability to perform arithmetic counting was obtained.

About the authors

Ivan S. Gumin

Federal center of brain research and neurotechnologies of the Federal Medical Biological Agency

Author for correspondence.
Email: ivangumin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2360-3261
SPIN-code: 3454-2665
Scopus Author ID: 57223430019
Russian Federation, Moscow

Sergey A. Gulyaev

Federal center of brain research and neurotechnologies of the Federal Medical Biological Agency

Email: gulyaev@fccps.ru
ORCID iD: 0000-0003-0549-0961

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Mikhail M. Beregov

Federal center of brain research and neurotechnologies of the Federal Medical Biological Agency

Email: mikhailberegov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1899-8131
SPIN-code: 2559-0307
Russian Federation, Moscow

Vladimir G. Lelyuk

Federal center of brain research and neurotechnologies of the Federal Medical Biological Agency

Email: vglelyuk@fccps.ru
ORCID iD: 0000-0002-9690-8325

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

References

  1. Global Health Estimates 2016: Deaths by cause, age, sex, by country and by region, 2000-2016 [Internet]. Geneva: World Health Organization; 2018 [cited 25.07.2019]. Available from: https://www.who.int/data/gho/data/themes/mortality-and-global-health-estimates
  2. Benjamin EJ, Muntner P, Alonso A, et al. Heart Disease and Stroke Statistics—2019 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 2019;139(10):e56–e528. doi: 10.1161/CIR.0000000000000659
  3. Mijajlović MD, Pavlović A, Brainin M, et al. Post-stroke dementia — a comprehensive review. BMC Medicine. 2017;15(1):11. doi: 10.1186/s12916-017-0779-7
  4. Pohjasvaara T, Erkinjuntti T, Ylikoski R, et al. Clinical Determinants of Poststroke Dementia. Stroke. 1998;29(1):75–81. doi: 10.1161/01.str.29.1.75
  5. Barrett AM. Spatial Neglect and Anosognosia After Right Brain Stroke. Continuum (Minneapolis, Minn.). 2021;27(6):1624–1645. doi: 10.1212/CON.0000000000001076
  6. Broussolle E, Reynolds EH. Anglo-French neurological interactions in the 19th and early 20th centuries: Physicians, places and events. Revue neurologique. 2021;177(8):859–870. doi: 10.1016/j.neurol.2020.10.013
  7. Chakrabarty M, Pflieger EM, Cardillo E, Chatterjee A. Effects of Chronic Brain Injury on Quality of Life: A Study in Patients With Left- or Right-Sided Lesion. Archives of Rehabilitation Research and Clinical Translation. 2019;2(1):100031. doi: 10.1016/j.arrct.2019.100031
  8. Howard G, Till JS, Toole JF, et al. Factors Influencing Return to Work Following Cerebral Infarction. JAMA. 1985;253(2):226–232. doi: 10.1001/jama.1985.03350260078030
  9. Penfield W, Rasmussen T. The cerebral cortex of man. New York: Macmillan Company; 1950.
  10. Halligan P. Half a brain is enough: the story of Nico. Journal of Neurology Neurosurgery & Psychiatry. 2001;71(4):566. doi: 10.1136/jnnp.71.4.566b
  11. Gumin IS, Gubskiy IL, Mironov MB, et al. Dyke–Davidoff–Masson syndrome: description of clinical case with diagnostics by EEG, MRI, MR-tractography, fMRI. Neuromuscular Diseases. 2021;11(1):47–57. doi: 10.17650/2222-8721-2021-11-1-47-57
  12. Agris AR, Almazova AA, Altuhova TA, et al. Narusheniya pis’ma i chteniya u detej: izuchenie i korrekciya. Moscow: “LOGOMAG”; 2018. (In Russ.)
  13. Bain JS, Yeatman JD, Schurr R, et al. Evaluating arcuate fasciculus laterality measurements across dataset and tractography pipelines. Human Brain Mapping. 2019;40(13):3695–3711. doi: 10.1002/hbm.24626
  14. Roiha K, Kirveskari E, Kaste M, et al. Reorganization of the primary somatosensory cortex during stroke recovery. Clinical Neurophysiology. 2011;122(2):339–345. doi: 10.1016/j.clinph.2010.06.032
  15. Sanchez-Panchuelo RM, Francis S, Bowtell R, Schluppeck D. Mapping Human Somatosensory Cortex in Individual Subjects With 7T Functional MRI. Journal of neurophysiology. 2010;103(5):2544–2556. doi: 10.1152/jn.01017.2009
  16. Alary F, Doyon B, Loubinoux I, et al. Event-Related Potentials Elicited by Passive Movements in Humans: Characterization, Source Analysis, and Comparison to fMRI. Neuroimage. 1998;8(4):377–390. doi: 10.1006/nimg.1998.0377
  17. Cramer SC, Moore CI, Finklestein SP, Rosen BR. A Pilot Study of Somatotopic Mapping After Cortical Infarct. Stroke. 2000;31(3):668–671. doi: 10.1161/01.str.31.3.668
  18. Roux FE, Boulanouar K, Ibarrola D, et al. Functional MRI and intraoperative brain mapping to evaluate brain plasticity in patients with brain tumours and hemiparesis. Journal of Neurology Neurosurgery & Psychiatry. 2000;69(4):453–463. doi: 10.1136/jnnp.69.4.453
  19. Arsalidou M, Taylor MJ. Is 2+2=4? Meta-analyses of brain areas needed for numbers and calculations. Neuroimage. 2011;54(3):2382–2393. doi: 10.1016/j.neuroimage.2010.10.009
  20. Hawes Z, Sokolowski HM, Ononye CB, Ansari D. Neural underpinnings of numerical and spatial cognition: An fMRI meta-analysis of brain regions associated with symbolic number, arithmetic, and mental rotation. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2019;103:316–336. doi: 10.1016/j.neubiorev.2019.05.007
  21. Fedorenko E, Blank IA. Broca’s Area Is Not a Natural Kind. Trends in Cognitive Sciences. 2020;24(4):270–284. doi: 10.1016/j.tics.2020.01.001
  22. Bach-y-Rita P. Brain plasticity as a basis for recovery of function in humans. Neuropsychologia. 1990;28(6):547–554. doi: 10.1016/0028-3932(90)90033-k
  23. Wan CY, Schlaug G. Music Making as a Tool for Promoting Brain Plasticity across the Life Span. Neuroscientist. 2010;16(5):566–577. doi: 10.1177/1073858410377805
  24. Nudo RJ. Remodeling of cortical motor representations after stroke: implications for recovery from brain damage. Molecular Psychiatry. 1997;2(3):188–191. doi: 10.1038/sj.mp.4000188
  25. Nudo RJ. Postinfarct Cortical Plasticity and Behavioral Recovery. Stroke. 2007;38(2):840–845. doi: 10.1161/01.STR.0000247943.12887.d2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Magnetic resonance imaging of the brain and three-dimensional reconstructions based on magnetic resonance imaging of the brain: a — T2-weighted tomograms in the axial plane; b — top view (zones of cystic-glial changes — in blue); c — view of the precentral gyrus (zones of cystic-glial changes removed); * — zone of cystic-glial changes; arrows — preserved precentral gyrus.

Download (404KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Perfusion maps in the axial plane at the lesion level, according to computed tomography data. A decrease in perfusion, characteristic of post-infarction changes, is noted in the zones corresponding to cystic-glial reorganization: Tmax (time to maximum of the subtraction function, s); CBF (blood flow velocity, ml/100 g×min); CBV (blood flow volume, ml/100 g).

Download (446KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Reconstructed magnetic resonance tractography data superimposed on magnetic resonance tomograms, T1-weighted images in the frontal plane: a — corticospinal tracts (blue), arcuate fasciculus (light green), tracts of the medial loops (yellow); b — projections of the tracts of the medial loops (yellow) in the area of ​​the postcentral gyri; c — the described tracts in the sagittal plane (view from the left hemisphere with a translucent section).

Download (222KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. a, b — three-dimensional reconstructions of functional magnetic resonance imaging data: a — during movement of the fingers of the left hand and left foot; b — during tactile stimulation of the left hand and left foot; red color corresponds to the hand, green — to the foot. c, d, e, f, g — magnetic resonance tomograms with functional magnetic resonance imaging data on the localization of activation zones during oral counting without pronunciation out loud in the axial plane (c, d), sagittal plane with visualization of the left (e, f) and right (g) hemispheres. The arrow indicates a possible intersection with Broca's area.

Download (251KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Amplitude-frequency characteristics of the patient's bioelectrical activity: a - in a state of relaxed wakefulness (desynchrony zones are registered in the right hemisphere, corresponding in localization to areas of encephalomalacia - indicated by arrows); b - when moving the hands; c - when listening to a short story; d - when retelling a short story (activation of the cortex in the left posterior temporal leads - indicated by an arrow).

Download (419KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Brain activation map of arithmetic processes, Z. Hawes et al. [21], with modifications.

Download (132KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».