脊髓损伤重塑皮质脊髓运动神经元突触输入的作用

背景:脊髓损伤后的功能恢复依赖于运动皮质的功能重塑,然而运动皮质功能重塑的解剖基础研究较少,了解脊髓损伤后运动皮质功能的解剖变化可对脊髓损伤后功能恢复的调控以及康复治疗等提供新的思路以及研究方向。目的:解析脊髓损伤后初级运动皮质功能重塑的神经回路结构基础。方法:C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、脊髓损伤组。向两组小鼠C4脊髓注射表达Cre重组酶融合蛋白的腺相关病毒,同时在大脑初级运动皮质注射Cre重组酶依赖的分别表达禽类肉瘤/白血病病毒包膜蛋白受体TVA和狂犬病毒糖蛋白的假性狂犬病毒辅助腺相关病毒。第14天时脊髓损伤组小鼠建立C6脊髓背侧半切模型,同时向两组小鼠初级运动皮质注射假性狂犬病毒,7 d后收集小鼠脑部样本,制作冰冻切片,观察支配皮质脊髓运动神经元的输入神经元在脑内的分布情况并进行定量分析。结果与结论:荧光显微镜观察及定量分析结果发现,两组小鼠支配初级运动皮质脊髓运动神经元的输入神经元在大脑皮质、间脑和中脑均有分布。其中,假手术组小鼠大脑皮质的输入神经元占全脑输入神经元总数的(84.0±3.6)%,间脑占(10.6±2.3)%,中脑占(0.7±0.4)%;脊髓损伤组直接突触的输入神经元在皮质、间脑和中脑中的占比分别为(81.7±1.0)%,(13.1±0.5)%和(1.6±0.8)%。脊髓损伤组初级运动皮质输入神经元在3个区域的比例以及数量均与假手术组无明显差异。脊髓损伤后,各脑区内支配皮质脊髓运动神经元的输入神经元数量无明显变化,提示皮质脊髓束受损后初级运动皮质的功能重塑可能不仅依赖于受损皮质脊髓运动神经元相关突触输入的改变,而更多地与受损神经元自身的转录调控变化有关。

大鼠脊髓半横断损伤后大脑皮质初级运动区caspase-3的表达

目的探讨大鼠脊髓半横断损伤(hSCI)后大脑皮质初级运动区(M1)神经细胞的凋亡情况。方法成年健康Wistar大鼠T8-9脊髓左侧半横断术后,用RT-PCR和免疫组织化学法检测各个时间点caspase-3mRNA的表达量以及阳性细胞的分布。结果手术组中左、右两侧M1区的caspase-3mRNA表达量与假手术组比较,在6h即显著上升,1d达到高峰,3d、7d、14d组下降,而在21d又略有上升;6h组M1区表达量右侧明显高于左侧。免疫组织化学显示阳性细胞主要集中在M1的多形细胞层、锥体层。结论大鼠脊髓半横断损伤后M1细胞凋亡在早期最为剧烈,不仅导致支配损伤侧的M1区细胞凋亡,同样也导致支配未损伤侧脊髓的M1区神经细胞凋亡。

帕金森病模型大鼠丘脑底核及初级运动皮质放电模式的变化

背景:以丘脑底核作为刺激靶点的脑深部刺激在治疗帕金森病上取得了良好的效果,但其治疗机制尚不明确。目的:观察帕金森病病理状态下丘脑底核和初级运动皮质的局部场电位变化。方法:实验组在Wistar大鼠脑黑质致密部和中脑腹侧被盖区两点注射6-羟基多巴胺建立帕金森病大鼠模型,以在脑黑质致密部和中脑腹侧被盖区两点注射生理盐水的大鼠为对照。通过植入金属电极采集两组大鼠不同状态下丘脑底核和初级运动皮质的局部场电位。结果与结论:实验组丘脑底核放电频率整体上明显高于对照组,且放电能量高于对照组(P<0.05)。与静止状态相比,对照组大鼠抓食运动状态下的初级运动皮质局部场电位在7～12Hz及12～30Hz内变化显著(P<0.05),在30～100Hz内变化极显著(P<0.01),抓食过程中信号频率整体变小;实验组大鼠在两种状态下初级运动皮质局部场电位在不同频率范围内的分布变化不大,仅在30～100Hz内差异有非常显著性意义(P<0.01)。说明帕金森病大鼠表现为丘脑底核电活动过强,而初级运动皮质电活动受到明显抑制。

θ短阵快速脉冲重复经颅磁刺激对健康人初级运动皮质作用研究

目的研究比较健康青年受试者右侧大脑半球初级运动皮质(M_1区)应用连续θ短阵快速脉冲(cTBS)模式的重复经颅磁刺激(rTMS)联合左侧M_1区应用间断θ短阵快速脉冲(iTBS)方案与左侧M_1区单独应用iTBS方案对皮质兴奋性相关指标的影响。方法实验分为A组(右侧cTBS+左侧iTBS)和B组(右侧cTBS假刺激+左侧iTBS),28例健康青年受试者均参加2组实验(间隔时间≥48 h)。首先于受试者左侧大脑半球M_1区测定其静息运动阈值(RMT)RMT_1,记录运动诱发电位(MEP)最大波幅MEP_1;然后给予右侧M_1区cTBS刺激或假刺激,联合左侧M_1区iTBS刺激,最终测定RMT_2,记录MEP_2。比较2组各测定指标的差异。结果刺激前后,2组组内、组间RMT比较差异均无统计学意义(P均>0.05);2组刺激后MEP_2较MEP_1均明显增高(P均<0.05),且A组刺激后MEP_2较MEP_1增加值明显高于B组(P<0.05)。结论右侧cTBS+左侧iTBS和右侧cTBS假刺激+左侧iTBS方案均可提高健康青年受试者右侧大脑半球M_1区皮质兴奋性,且右侧cTBS+左侧iTBS方案优于右侧cTBS假刺激+左侧iTBS方案。

初级运动皮质:健康志愿者被动成像的fMRI效用的初步结果

目的采用BOLD—fMRI评价肢体主动和被动运动时初级运动皮质激活的一致性。方法本研究得到了当地伦理委员会的批准，所有参加本研究的志愿者均签署知情同意书。在11名健康志愿者（4名女性，7名男性，年龄范围24～42岁）手、肘、肩、踝、膝及髋进行主动和被动运动过程中进行fMRI检查。采集的数据叠加到三维解剖影像上。采用交叉相关分析，阈值在0.4水平（P〈0．01）的基础上分析激活的容积。根据解剖学标准，感兴趣区放置在中央前后回。

慢性腰痛患者和健康人多裂肌大脑运动皮质区地形图的比较

目的:采用经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)绘制地形图的技术,对比慢性腰痛(chronic low back pain,cLBP)患者和健康人大脑皮质运动区地形图。方法:选取20例cLBP患者(10男,10女)与10例健康对照者(5男,5女),记录cLBP患者患侧和健康对照组双侧多裂肌的运动诱发电位(motor evoked potential,MEP),绘制多裂肌皮质运动代表区的地形图,对比地形图的重心位置(center of gravity,CoG)、面积和体积。结果:与健康对照组相比,cLBP组多裂肌在运动皮质代表区的位置和CoG出现明显的向后和向内侧移动。结论:cLBP患者多裂肌皮质运动代表区神经网络组织的结构或功能发生了改变。

运动皮质的功能分离与功能整合的功能磁共振研究进展

运动皮质由多个皮质区域相互连接而组成[1],包括：初级运动皮质（primary motor cortex,M1,Brodmann 4）,位于中央前回;前运动区（premotor area,PM,Brodmann 6）,位于大脑外侧面中央前回;辅助运动区（supplementary motor area,SMA,Brodmann 6）,位于中央前回大脑内侧面;扣带运动区（cingulated motor areas,CMA,Brodmann 24）。上述与运动相关的皮质区域在运动功能的实现中扮演不同的角色,以网络连接的形式发挥作用。

基于皮质感觉运动区的改变识别痉挛性发声障碍的不同临床表型和遗传分型

痉挛性发声障碍(spasmodic dysphonia,SD)或喉肌张力障碍是一种任务特异性、局灶性肌张力障碍,主要影响说话期间喉部肌肉的不随意运动,对唱歌、笑、咳嗽、哭泣及喉的其他功能不产生影响。SD的临床症状虽然已经十分明确,但其发病机制及病因尚不清楚。现有文献报道多个脑区参与感觉运动整合环路,包括:初级感觉皮质、次级感觉皮质、初级运动皮质、辅助运动区、基底神经节、丘脑和小脑等,其结构和功能异常是局灶性肌张力障碍发生的重要机制,同时也对感觉运动方面的言语产生具有调控作用。但是基于病因学和病理生理学的解释仍然非常有限。具体而言,文献报道中关于SD脑功能网络异常是否可以被用于SD预测和鉴别诊断的神经成像标记尚属未知。研究表明,局灶性肌张力障碍的患者存在静息态连接的改变。在SD队列研究中,基于静息态BOLD-fMRI数据反映结构和任务相关的脑功能网络。本研究采用独立成分分析和线性判别分析相结合的方法,对SD临床表型(外展型和内收型)和遗传型(家族性与散发性)进行研究,提取具有一定时间相关性的特定的神经活动功能区,确定临床表型和遗传型分类的神经标记。

经颅直流电刺激不同靶点治疗帕金森病效果的网状Meta分析

目的:系统评价经颅直流电刺激对帕金森患者运动功能的康复疗效,并比较经颅直流电刺激作用于不同靶点对帕金森患者运动功能的疗效差异,为临床中经颅直流电刺激的靶点选择提供理论依据。方法:计算机检索Cochrane Library、PubMed、Web of Science、中国知网、维普和万方数据库,以“帕金森、经颅直流电刺激”为中文检索词,以“Parkinson,transcranial direct current stimulation”为英文检索词,收集从各数据库建库至2023年1月发表的关于经颅直流电刺激改善帕金森患者运动功能的随机对照试验。使用Cochrane 5.1.0偏倚风险评估工具和PEDro量表对纳入研究进行质量评价。采用RevMan 5.4和Stata 17.0软件对结局指标进行Meta分析。结果:①最终纳入15项随机对照试验,PEDro量表评估显示均为高质量或极高质量研究。②Meta分析显示,与对照组相比经颅直流电刺激可显著提高UPDRS-Ⅲ评分(MD=-2.49,95%CI:-4.42至-0.55,P<0.05)、步频评分(MD=0.07,95%CI:0.03-0.11,P<0.05)和步速评分(MD=0.02,95%CI:0.00-0.05,P<0.05),但对BBS评分(MD=2.57,95%CI:-0.74-5.87,P>0.05)的提高不明显。③网状Meta分析概率排序结果显示,在UPDRS-Ⅲ评分方面,刺激靶点疗效的概率排序结果为背外侧前额叶皮质(52.4%)>初级皮质运动区(45.8%)>大脑中央点(1.8%)>常规康复治疗(0%);在步频评分方面,刺激靶点疗效的概率排序结果为小脑(50.1%)>大脑中央点(45.8%)>背外侧前额叶皮质(3.9%)>初级皮质运动区(0.2%)>常规康复治疗(0%);在步速评分方面,刺激靶点疗效的概率排序结果为小脑(64.8%)>背外侧前额叶皮质(23.8%)>大脑中央点(9.4%)>初级皮质运动区(1.7%)>常规康复治疗(0.4%);在BBS评分方面,刺激靶点疗效的概率排序结果为:小脑(77.4%)>背外侧前额叶皮质(20.7%)>大脑中央点(0.7%)>常规康复治疗(0.2%)。结论:经颅直流电刺激可显著改善帕金森患者运动功能,其中刺激背外侧前额叶皮质区域对改善帕金森患者运动协调方面疗效更佳,而刺激小脑区域对改善帕金森患者步行和平衡方面疗效更佳。

多靶区经颅直流电刺激对健康成年人工作记忆-姿势控制双任务表现的影响

目的探究多靶区经颅直流电刺激(tDCS)和单靶区tDCS对健康成年人工作记忆-姿势控制双任务表现的影响,并比较两种刺激方案的调控效果。方法2020年11月至2021年2月,招募上海体育大学19例健康成年人,随机接受多靶区tDCS、单靶区tDCS和假刺激,任意两种刺激之间至少间隔1周。其中,多靶区tDCS的目标靶区为左侧背外侧前额叶(LDLPFC)和双侧初级运动皮质(M1);单靶区tDCS仅刺激L-DLPFC。在每种刺激前后,所有受试者进行单任务和双任务条件下的步行和站立平衡测试,双任务中的第二任务为N-back任务。刺激前后观察双任务姿势控制表现、双任务消耗(DTC)和工作记忆表现。结果刺激后,3种刺激间双任务步行的步幅变异性(F=3.792,P=0.029)、步幅变异性_DTC(F=3.412,P=0.040)以及双任务站立平衡的压心摆动速度(Vcop)(F=3.815,P=0.029)有显著性差异。与假刺激相比,多靶区tDCS后,步幅变异性(P=0.047)和Vcop(P=0.015)降低,步幅变异性_DTC有降低趋势(P=0.073);单靶区tDCS后,步幅变异性(P=0.011)、步幅变异性_DTC(P=0.014)和Vcop(P=0.025)均降低。与单靶区tDCS相比,多靶区tDCS后,压心摆动面积的双任务消耗降低(P=0.035)。3种刺激后受试者工作记忆表现改变无显著性差异(P>0.05)。结论多靶区tDCS和单靶区tDCS均可调控健康成年人的工作记忆-姿势控制双任务表现;且与单靶区tDCS相比,多靶区tDCS在调控站立平衡双任务姿势控制效果上具有一定优势。

脑肿瘤患者术前手运动区的功能MRI

目的：探讨应用功能ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）研究脑肿瘤患者手运动区（ＨＲＡ）的结构和功能变化特征。材料和方法：２２例位于或邻近初级运动皮质肿瘤患者采用单次激发ＧＲＥ－ＥＰＩ序列采集Ｔ＊２Ｗ图像，共３个周期即６个时相，每个周期包括手指对掌运动激发的１０幅活动图像和１０幅静止图像。经离线工作站重建获取减影后的差别图像，设定ＲＯＩ，描绘动态时间－信号强度曲线，测量信号强度（ＳＩ）上升百分率。结果：８例ＨＲＡ呈局限分布，１４例呈弥漫分布。肿瘤实体的边缘与ＨＲＡ活动中心的最短距离为０．３～２．８ｃｍ。有５例患者在肿瘤内见到高信号区。肿瘤侧ＳＩ上升百分率为１．５％～３％，正常侧ＳＩ上升百分率为２．５％～１０％。结论：对位于或邻近初级运动皮质脑肿瘤患者，功能ＭＲＩ为术前手术计划的制定提供了一种非侵袭性而有效的方法。如果肿瘤实体的边缘与ＨＲＡ活动中心的最短距离大于２．０ｃｍ者，术后手的运动功能一般不会受到损害。瘤与功能区的相互构筑关系，评估皮质中枢的功能状况，对外科手术具有指导价值。

脑卒中后手运动相关脑区正负网络连接的变化:一项静息态fMRI的研究

目的探讨皮质下脑卒中后手运动相关脑区正负网络连接的变化及与运动功能障碍的关系。材料与方法对18例单侧皮层下脑卒中患者和18名性别、年龄完全匹配的健康志愿者分别进行静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)检查。以左侧初级运动皮质(primary motor cortex,M1,对应病灶侧)内与手运动功能相关的区域为感兴趣区,基于体素水平的全脑功能连接方法分析手运动相关的正网络和负网络;进一步基于感兴趣区水平的功能连接方法分析正负网络内和网络间功能连接的变化;最后,将卒中患者异常的功能连接指标与上肢运动功能评分进行相关性分析。结果卒中组与病灶侧M1功能连接显著大于对照组的脑区均在负网络内;而显著小于对照组的脑区均在正网络内;卒中组正负网络内和网络间的功能连接强度均显著降低;且病灶侧M1与负网络内同侧额中回的功能连接系数与上肢运动功能评分呈负相关(r=-0.735,P<0.01)。结论脑卒中后与手运动相关脑区的正负网络连接强度均下降。尤其是卒中组大于对照组的功能连接可能并非意味相关脑区的“功能代偿”,而是反映了手运动相关脑区之间的负性功能连接降低,这将更有利于深入理解脑卒中神经作用机制并为康复干预提供参考价值。

对侧初级运动皮质连续性θ爆发刺激促进卒中后上肢功能恢复

尽管急性卒中治疗和康复策略有所提高,但仍有许多卒中患者遗留长期上肢运动障碍。荷兰乌得勒支大学医学中心的Vink等进行了一项单中心、随机、假对照临床试验,对一种抑制性重复经颅磁刺激治疗模式能否促进上肢运动功能恢复进行了评估。

慢性完全性脊髓损伤后大脑运动系统功能

Most therapies under development to restore motor function after spinal cord injury (SCI) assume intact brain motor functions. To examine this assumption, 12 patients with chronic, complete SCI and 12 controls underwent functional MRI during attempted, and during imagined, right foot movement, each at two force levels. In patients with SCI, many features of normal motor system function were preserved, however, several departures from normal were apparent: (i) volume of activation was generally much reduced, e.g. 4-8%of normal in primary sensorimotor cortex, in the setting of twice normal variance in signal change; (ii) abnormal activation patterns were present, e.g. increased pallido-thalamocortical loop activity during attempted movement and abnormal processing in primary sensorimotor cortex during imagined movement; and (iii) modulation of function with change in task or in force level did not conform to patterns seen in controls, e.g. in controls, attempted movement activated more than imagined movement did within left primary sensorimotor cortex and right dorsal cerebellum, while imagined movement activated more than attempted movement did in dorsolateral prefrontal cortex and right precentral gyrus. These modulations were absent in patients with SCI. Many features of brain motor system function during foot movement persist after chronic complete SCI. However, substantial derangements of brain activation, poor modulation of function with change in task demands and emergence of pathological brain events were present in patients. Because brain function is central to voluntary movement, interventions that aim to improve motor function after chronic SCI likely also need to attend to these abnormalities of brain function.

重复经颅磁刺激治疗急性缺血性脑卒中疗效的功能磁共振成像评价

目的利用静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)技术观察缺血性脑卒中患者重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治疗前后两侧初级运动皮质(M1)功能连接的特点,进而为康复治疗找寻脑功能重组的证据。方法对5例发病1周内单侧发病的缺血性脑卒中患者在重复经颅磁刺激(rTMS)治疗前后各进行1次静息态功能磁共振(rs-fMRI)检查和临床功能评分。同时选取正常志愿者25例作为正常对照组,只进行1次rs-fMRI检查。通过分析rs-fMRI两侧M1区功能连接值的改变,比较患者治疗前、后组与正常对照组之间功能连接变化的差异。结果患者治疗前组两侧M1区功能连接值降低(z=0.30±0.24),低于正常对照组(z=0.70±0.21),治疗后连接值升高(z=0.58±0.28),治疗前组与正常组之间的差异及治疗前后组的差异具有统计学意义(P<0.05),但治疗后组与正常对照组两侧M1区功能连接值之间无统计学意义(P>0.05)。与患者治疗前组相比,治疗后组患侧肢体美国国立卫生院神经功能缺损评分(National Institutes of Health Stroke Scale,NIHSS)评分显著降低(P<0.05)、患侧上下肢体Fugl-Meyer评分(Fugl-Meyer assessment,FMA)显著升高(P<0.05)、日常生活指数(barthel index,BI)显著升高(P<0.05),提示患者治疗后功能改善。结论通过静息态功能磁共振检查可以监测高频rTMS治疗前后两侧M1区功能连接的变化,客观地证实rTMS治疗是安全有效的康复治疗手段,推测康复治疗的黄金时间窗可能位于1个月内。

迷走神经刺激促进脑卒中恢复

近期,人类和动物研究证实,迷走神经刺激(VNS)与运动训练相结合,能促进脑卒中后的运动恢复。本研究旨在调查VNS是否能促进长期恢复,且该结论能否推广到未经训练的运动任务中。在该试验的大鼠模型中,动物接受了旋后评估任务的训练。训练后,受试大鼠接受了单侧初级运动皮质和背外侧层的缺血性损伤,同时它们也接受了迷走神经刺激器植入术。在术后一周,将动物随机分为两组,分别接受有无VNS的旋后训练。所有受试大鼠都接受了为期四周的评估——评估前肢力量,以此来评估总体恢复情况。

脊髓损伤患者大脑中央前回的代谢改变

目的观察脊髓损伤患者大脑中央前回初级运动皮质(M1)代谢变化。方法 2018年12月至2019年10月,选择住院脊髓损伤患者20例(患者组)和健康人15例(对照组),使用磁共振波谱(MRS)观察大脑左侧M1感兴趣区氮-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、肌酸(Cr)和肌醇(MI)浓度。结果患者组MI浓度较对照组明显增高(t=3.745, P <0.01),NAA、Cho、Cr、NAA/Cr、Cho/Cr、Cho/NAA与对照组相比无显著性差异(t <1.431, P> 0.05)。结论脊髓损伤患者M1区可能有胶质细胞增生,提示发生代偿性修复。

薄层双反转恢复MRI上Brodmann 4区三层结构的表现

目的 探讨3．0T的薄层轴向双反转恢复（DIR）MRI能否根据“三层结构”的显示与否区分初级运动皮质（PMC或Brodmann 4区）与其他所选皮质区域包括初级感觉皮质（PSC或Brodmann 1-3区）。方法 该前瞻性研究获机构审查委员会批准和病人知情同意。研究包括3．0T MRI表现正常的191例病人（女94例，年龄5～80岁；男97例，年龄5～76岁）。

感觉运动整合与局灶性肌张力障碍

感觉运动整合（sensory-motor intergration）是指感觉输入信号被中枢神经系统整合后辅助运动程序执行的过程。感觉运动功能失调包括过多的和错误的信号传人、错误的中枢加工以及引起特异运动程序的输入-输出环路失匹配。多个脑区参与感觉运动整合环路，包括：初级感觉皮质（S1区）、次级感觉皮质（S2区）、初级运动皮质（M1区）、辅助运动区、基底节区、丘脑、脑干等。

正常人三种模式手指运动时脑激活区域的功能磁共振研究

目的 研究简单动作 (反复连续的手指对指动作 )、随意动作 (抓物体 )和假想动作三种运动模式时 ,脑功能区域的活动机制。方法 利用功能磁共振 (fMRI)影像技术分别摄取 1 0例正常人的利手和非利手在不同运动模式下的双侧脑激活区域 ,再进行机制分析。结果 随意动作时 ,脑同侧激活区的数目多于简单动作 (P <0 .0 5) ,而对侧无明显差异。在简单动作和随意动作中 ,无论利手或非利手 ,主要的激活区为对侧的初级感觉运动皮质 (SM1 ) ,但非利手也可激活同侧少量的SM1。另外 ,脑双侧辅助运动区 (SMA)、前运动区 (PMA) ,对侧顶上小叶 ,同侧小脑也有明显激活 ;偶见基底节激活。假想动作时主要激活额上回、额中回、顶上小叶 ,另见少量扣带回、小脑、脑干、中央旁小叶、基底节处激活。结论 利手的简单动作支配主要在对侧脑SM1 ,而双侧的SM1参与了非利手的简单动作。随意动作属于复杂动作 ,参与动作的区域多于简单动作 ,且双侧SMA均参与 ,可能与双手协调、记忆动作模式的选择、动作顺序的执行有关。假想动作时主要由SMA、PMA支配。