周围神经交叉移位术治疗中枢性偏瘫患者的大脑感觉中枢功能重塑研究

Based on previous studies, our research group put forward the idea that by connecting the paralyzed hand and the intact hemisphere, the function of the paralyzed hand of hemiplegia patients can be improved. In brain functional reorganization studies, we discovered that the motor cortex would undergo dynamic functional reorganization and recorded the pattern. However, the sensory cortical reorganization pattern is still unknown. Previously, we compared the motor and sensory cortical reorganization pattern in brachial plexus injury patients and found that the motor cortex undergoes inter-hemisphere reorganization while the sensory cortex undergoes inner-hemisphere reorganization. This result indicates that the sensory cortex is different from the motor cortex in central reorganization. In this study, we will build the rat model of hemiplegic central injury and record the sensory reorganization pattern through functional MRI and electrocorticography technique, and evaluated the behavioral recovery through sensory and motor functional tests. Through these studies, we meant to explore the reorganization pattern of the sensory cortex and establish the relationship between functional recovery and central reorganization type, which may shad light to the discovery of rehabilitation methods in central injury patients.

课题组前期原创提出通过周围神经移位术将中枢性偏瘫患者健侧半球与瘫痪手相连，可有效促进瘫痪手功能恢复。在对脑功能重塑的研究中，已发现运动中枢发生动态的功能重塑，并找到了重塑模式，然而在这一过程中，健侧半球感觉皮层内的功能重塑模式尚不清楚。前期对于臂丛神经损伤术后患者随访发现，运动中枢可出现跨半球重塑，而感觉中枢重塑局限于一侧半球内。这一结果提示我们，周围神经交叉移位术后，中枢瘫患者的感觉皮层可能经历了与运动皮层不同的功能重塑模式。本研究旨在利用大鼠模型，通过小动物功能磁共振、感觉诱发电位等方法，观测周围神经移位术后健侧半球内感觉皮层功能重塑过程，并通过行为学观察，分析瘫痪手运动及感觉恢复的过程，由此找到感觉皮层的功能重塑模式及感觉皮层功能重塑与肢体功能恢复之间的关系，从感觉反馈的角度寻找促进肢体功能进一步恢复的新方法。

课题组前期提出通过周围神经移位术（健侧颈七移位术），可有效改善脑卒中等一侧脑损伤造成的上肢偏瘫，其原理是通过将改变外周通路，将瘫痪上肢与健侧半球相连，诱导健侧半球重塑实现“一侧半球同时支配双侧上肢”。前期研究发现，运动中枢可出现跨半球重塑，而感觉中枢重塑局限于一侧半球内，其机制仍不明。在本课题资助期间，项目组对这一问题开展研究。首先通过功能磁共振和感觉评估，对于健侧颈七移位术后的臂丛损伤患者双手感觉无法分离现象进行研究，发现双侧上肢的感觉电刺激诱发的皮层激活区有明显的重叠现象，重叠比例平均为23.4%，并且这种重叠比例和瘫痪手的感觉功能恢复之间（通过Semmes-Weinstein单丝触觉检测、感觉神经诱发电位SNAP）密切相关，提示双手感觉代表区的无法分离可能是感觉无法分离的中枢机制。进一步，课题组构建脑损伤（TBI）后一侧偏瘫的小鼠模型，并行椎前路健侧颈七移位术，通过采集脑损伤小鼠健侧颈七移位术后的单丝触觉检测、毛刷实验，证实健侧颈七移位术后，偏瘫小鼠的感觉功能部分恢复，而对其双侧前肢分别进行电刺激，通过光学成像技术发现，其健侧皮层内存在明显的脑区重叠现象，功能磁共振扫描亦证实，双侧刺激后，健侧皮层内激活区域明显重叠。我们进一步将研究深入到神经元层面，通过双光子钙成像技术，发现一侧半球能够支配双侧上肢感觉，并且是由同一群神经元通过分工协作完成：存在单独相应患侧、单独响应健侧的神经元，也存在神经元“一拖二”对双侧前肢电刺激均有响应，并且相对于正常或者TBI小鼠，这种“一拖二”神经元比例明显增加。更有意思的是，还存在响应患侧刺激而抑制健侧的神经元，这种神经元与“一拖二”神经元位于同一脑区内。这代表了将同侧通路大大增加后，大脑感觉皮层为建立和双侧上肢的联系并解码双侧传入信号而进行了神经元层面重塑现象，这些发现是健侧颈七移位术后双手感觉无法分离的最根本机制，这一机制的发现，为寻找促进双手分离、感觉功能进一步恢复的中枢干预康复方法提供了重要的参考。