经颅磁刺激对脑梗死后吞咽障碍中枢通路影响机制研究

Dysphagia is common symptom in stroke survivals.However, due to the unclear neural basis and mechanisms of dysphagia, the beneficial effects of many treatments still remain uncertain. It is not yet fully understood that how the motor cortex to control swallowing activity, the relationship between the pharyngeal muscle group, UES and brainstem, motor cortex in healthy and dysphagic individuals. In our prior study, TMS was applied for dysphagia in post-stroke patients，and we found that "unbalance" of competitive inhibition in bilateral homologous encephalic regions and ipsilateral related encephalic regions may take important responsible for swallowing dysfunction and delayed the recovery of swallowing function. cTBS contributes to recovery of the balance of competitive inhibition and improvement of swallowing function. In present study, "virtual brain lesion" induced by cTBS and dysphagia after unilateral hemispheric stroke will be involved as participations. We will use fMRI/DTI to explore the central nervous activity in swallowing network and central pathways, and use HRM to detect the functional changes in pharynx/UES before and after intervention. Furthermore, we will explore the characteristics of competitive inhibition in homologous encephalic regions and its effect on plasticity of brain. In addition, we will further clarify the effects of cTBS on rehabilitation and the mechanism of central pathway regulation in patients with dysphagia.

吞咽障碍是脑梗死患者的常见症状，然而，目前由于吞咽障碍的神经基础和机制不明确，从而导致很多治疗手段疗效并不肯定。运动皮质如何调控吞咽活动，健康人与吞咽障碍患者咽部肌群/食道上括约肌（UES）与脑干、运动皮质之间存在何种联系目前仍不十分清楚。我们在前期应用经颅磁刺激对卒中后吞咽障碍进行的治疗与研究显示，双侧半球同源脑区间和同侧相关脑功能区间的竞争性抑制"失平衡"，可能参与了吞咽障碍的发生并阻碍其功能康复；短阵脉冲经颅磁刺激（cTBS）有助于恢复抑制平衡，促进吞咽功能的改善。本研究以cTBS诱导的局灶性"虚拟脑损害"和单侧脑梗死后吞咽障碍为研究对象，应用fMRI/DTI从中枢水平检测吞咽网络及中枢通路的神经活动，高分辨率测压技术从靶器官水平验证干预前后咽肌/UES功能变化，探讨同源脑区间竞争性抑制的特征及其对脑功能可塑性的影响，深入研究cTBS对吞咽障碍的康复作用及其对中枢通路调控的影响机制。

本研究以吞咽的脑机制研究为导向，采用经颅磁刺激-功能磁共振成像结合技术（TMS-fMRI）探讨吞咽神经网络的有效连通性和中枢通路的调控功能。应用fMRI/DTI从中枢水平检测吞咽网络的神经活动，高分辨率咽腔测压结合吞咽造影数字化分析技术从靶器官水平验证干预前后咽肌/UES功能变化，以探讨cTBS对吞咽中枢的调控与功能重组机制。我们使用神经定位导航系统引导进行TMS刺激点定位。多次重复测量发现，刺激点之间的误差不超过2mm，极大的提高了TMS刺激的精准性。我们在神经立体定位导航系统的指导下，将三个不同的TBS刺激方案作用于健康受试者左侧半球舌骨上肌群运动皮质区。发现双侧半球舌骨上肌群运动皮质区存在竞争性抑制关系，但却并不排除舌骨上肌群受双侧半球共同支配。我们在TBS刺激前与刺激后各进行一次fMRI扫描，采用静息态磁共振脑功能成像技术检测不同模式TBS作用于健康受试者吞咽运动皮层后的短期神经元活动效应，用低频振幅（ALFF）指标检测神经元自发神经元活动能量改变。发现抑制性cTBS刺激作用后，局部脑组织ALFF减低；兴奋性iTBS刺激作用后，局部ALFF增高。结果证实TBS是调节皮质兴奋性的高效刺激模式；单侧半球的舌骨上肌群皮质兴奋性受到抑制时，会引起对侧半球舌骨上肌群运动皮质兴奋性的增加。iTBS提高一侧半球的舌骨上肌群皮质兴奋性时会引起对侧半球舌骨上肌群运动皮质兴奋性也增加，形成新的动态平衡。为研究TBS对吞咽障碍的治疗机制提供了新的思路。我们在国内率先使用带有环绕压力感应器的高精度固态测压导管进行检查，创新性的将吞咽造影分析与咽腔测压这两项技术相结合，可以同步获得咽部吞咽过程和生物力学相关的详细信息。使我们在此领域的临床与研究达到与国际接轨、国内领先水平。本研究按照课题设计有计划地完成了研究工作并达到了预期目标，研究成果已在Brain Stimulation，J Clin Gastroenterol, Neurogastroenterology and Motility, Physiology & Behavior,中华物理医学与康复杂志、中国康复医学杂志等杂志上发表（已发表论著10篇，其中SCI收录8篇,1篇2017IF=6.078）；也多次在国际和国内学术大会上交流并获奖。