基于吞咽脑区MEP定位图绘制的卒中后吞咽功能重建机制研究

Neuromodulation techniques such as transcranial magnetic stimulation (TMS) have shown great potential for the treatment of dysphagia after stroke. However, due to the position of swallowing musculature motor cortex is still uncertain, and the functional connectivity mechanisms of swallowing central neural networks remains unclear, the application of neuromodulation techniques in dysphagia therapy are restricted. In our prior study, we found neither competitive inhibition nor contralateral hemispheric compensatory theory can exclusively explain mechanisms of dysphagia occurrence and recovery. We have an hypothesis that swallowing motor cortex is composed of many connected functional sub-regions, and their connectivity altered after stroke, while new connectivity may produce between regions or their original connectivity enhanced, meanwhile, connectivity between regions may also reduce or disappear as well. Dysphagia which caused by different sub-regions damage requires different stimulation patterns of neuromodulation techniques. Therefore, in present study, we will combine TMS with stereotaxic neuronavigation system to map motor-evoked potential (MEP) cortical topography of swallowing musculature. Furthermore, resting-state functional magnetic resonance imaging (fMRI) and diffusion tensor imaging (DTI) will be used for quantitative evaluation of functional connection efficiency among swallowing center brain regions and correlation between connection efficiency and swallowing function before and after TMS intervention. The objective of this study is to further investigate swallowing center positioning, regulation and functional reorganization mechanisms.

神经调节技术如经颅磁刺激（TMS）等已显示出治疗卒中后吞咽障碍的极大潜力。然而吞咽相关肌群运动皮质代表区位置目前不确定，吞咽中枢神经网络的功能性连接机制也不清楚，限制了神经调节技术在吞咽障碍治疗中的应用。我们前期研究发现，竞争性抑制或健侧大脑代偿理论均无法单一地解释吞咽障碍产生与功能恢复的机制。我们设想，吞咽皮质脑区由多个存在功能连接的亚脑区组成，卒中后这些功能区域之间的连通性发生了变化。有的区域之间产生新的连接或连接增强；有的区域连接消失或减弱。不同亚脑区受损产生的吞咽障碍，需使用神经调节技术的不同刺激模式进行功能连接的调整与修复。因此，本项目拟采用TMS结合神经立体定位导航系统，精准绘制吞咽中枢脑功能区运动诱发电位定位图；在此基础上，利用静息态fMRI和DTI定量分析TMS干预前后吞咽相关脑区功能性连接改变，及与吞咽外周靶器官功能之间的相关性。深入探讨吞咽中枢定位、调控及功能重组机制。

脑卒中后吞咽障碍是临床常见的症状，发生率约20-70%，优化治疗的选择仍然是临床面临的难题。经颅磁刺激技术（transcranial magnetic stimulation,TMS）作为一种无创无痛的可促进脑的神经连接和功能重组的神经调节技术已表现出修复吞咽功能的神奇潜力。然而，与肢体运动皮质代表区相比，吞咽相关肌群运动皮质代表区目前仍难以确定，且个体差异较大，放置刺激线圈或电极位置不统一，极大地影响了神经调节技术在吞咽治疗中的应用。.本研究通过神经立体定位导航系统引导下的TMS技术结合功能脑影像和神经电生理技术，绘制健康受试者及卒中后吞咽障碍患者的吞咽脑区MEP定位图，为卒中后吞咽障碍的治疗提供精准刺激靶点，并有望对研究脑的功能分化、探讨脑的功能连接、脑重塑发挥重要作用。.本项目顺利开展了单脉冲TMS绘制健康受试者咽内肌群皮质代表区的研究，初步确立了健康人群咽内肌群皮质代表区的位置，进一步开展了单侧脑卒中/脑干卒中后吞咽障碍患者的临床研究。研究表明，吞咽功能受双侧大脑支配，并存在优势半球，对于吞咽脑区，双侧高频刺激对皮质兴奋性提高最为明显。确定有效刺激参数：TBS模式，80%活动运动阈值（active motor threshold，AMT），刺激靶点为双侧咽内肌群M1区。本项目进一步利用神经功能成像技术，以fMRI定位卒中后吞咽障碍患者责任病灶，通过对比治疗前后吞咽相关脑区功能连接变化，结合DTI纤维束追踪探测脑结构网络的变化，研究卒中后吞咽障碍患者吞咽功能的相关性，进行差异比较，寻找治疗吞咽障碍的关键靶点，为临床康复提供优化的方法和科学依据。. 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10篇，单篇最高影响因子6.919；申请发明/实用新型专利4项），达到预期研究目标。吞咽功能相关的脑功能连接，将作为今后研究重点方向，系列研究将会继续开展。