基于磁共振波谱分析的卒中后吞咽障碍神经网络E/I平衡调控机制研究

The inbalance of E/I of neural network in bilateral homologous encephalic regions and ipsilateral related encephalic regions is one of neural mechanism on dysphagia after stroke. And also, it is a severe obstacle to the rehabilitation of dysphagia. Our previous studies have shown that the TMS could improve patient’s swallowing function by mediating E/I balance by the functional connection of neural network, but its underlying molecular theory still remain uncertain. Evidence from our previous animal experiments suggested that the cortical excitatory neurotransmitters Glutamate(Glu) and inhibitory neurotransmitters γ-aminobutyric acid (GABA) may take responsibility for regulating E/I balance of neural network in animals. We hypothesis that Glu and GABA may play a key role in the process of E/I balance and inbalance for functional connection of swallowing-related neural network, and its potential mechanism of improvement in E/I balance with TMS. Therefore, in present study, we will use magnetic resonance spectroscopy to measuring local changes of Glu and GABA in stroke patients with dysphagia in vivo, so as to assess the condition of E/I balance before and after TMS intervention, as well as combine with MEP and high-resolution pharyngeal manometry to explore the development and recovery mechanism of dysphagia in neurotransmitter, neurophysiological and functional levels.

双侧半球同源脑区间和同侧功能相关脑区间神经网络兴奋/抑制（E/I）平衡被打破，是卒中后吞咽障碍的神经机制之一，也是吞咽功能恢复的重要阻碍。我们前期研究表明，经颅磁刺激（TMS）可通过调控吞咽神经网络功能连接的E/I平衡从而改善患者的吞咽功能，但是其潜在的分子机制尚不清楚。我们的动物实验还发现，中枢兴奋性神经递质谷氨酸（Glu）和抑制性神经递质γ-氨基丁酸（GABA）可能参与调控神经网络E/I平衡。我们认为：Glu和GABA可能参与了卒中后吞咽障碍吞咽相关神经网络功能连接的E/I平衡与失平衡过程，并且是TMS改善E/I失平衡的神经递质基础。因此本研究拟采用磁共振波谱分析技术在体定量检测卒中后吞咽障碍患者吞咽皮层中Glu与GABA的变化，评估TMS干预前后吞咽功能及E/I平衡状态。并与MEP、咽腔测压等相结合，从递质水平、电生理水平与功能水平三个层次阐述卒中后吞咽障碍的发生发展与功能重组机制。

双侧半球同源脑区间和同侧功能相关脑区间神经网络兴奋/抑制（E/I）平衡被打破，是卒中后吞咽障碍的神经机制之一，也是吞咽功能恢复的重要阻碍。我们前期研究表明，经颅磁刺激（TMS）可通过调控吞咽神经网络功能连接的E/I平衡从而改善患者的吞咽功能，但是其潜在的神经机制尚不清楚。本研究采用包括波谱分析、FA值测量、低频振幅（amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF）、局部神经元一致性（regional homogeneity，ReHo）、全脑网络中心度（degree centrality, DC）及动态功能连接（functional connectivity, FC）分析等多个磁共振分析技术在体定量检测卒中后吞咽障碍患者吞咽皮层多模态磁共振参数的变化，评估TMS干预前后吞咽功能及E/I平衡状态。并与MEP、咽腔测压等相结合，从递质水平、电生理水平与功能水平三个层次阐述卒中后吞咽障碍的发生发展与功能重组机制。我们通过MRS技术检测卒中后吞咽障碍患者吞咽皮层中Glu和GABA含量变化，观察二者含量变化对吞咽功能（咽部测压）以及吞咽神经网络激活的影响，分析其在脑卒中吞咽障碍患者与健康受试者间的差异。我们采集患者与健康受试者神经电生理指标MEP，同时利用多模态磁共振参数分析患者与健康受试者吞咽神经网络的变化，并进行吞咽功能相关脑区激活性的相关性分析，以确定TMS对人类吞咽皮层E/I平衡的影响。我们采用立体定位导航系统精准定位TMS干预位点，并基于HRM技术测量TMS干预前后咽腔压力值变化，比较分析干预前后吞咽相关分析MEP以及与外周靶器官吞咽功能恢复的相关性。从而探讨TMS调节E/I平衡的神经机制。本课题的实施，更为全面、系统地揭示吞咽障碍的神经生理机制，为今后深入研究打开新的视角，并为确定卒中后吞咽障碍的预后判断指标和新的治疗靶点提供理论和实践依据，有利于该疾病的防治。项目组研究成果以SCI论文和专利形式发表（其中发表SCI论文8篇，单篇最高影响因子8.955；申请发明/实用新型专利2项），培养博士生2名，硕士生4名。达到预期研究目标。.