外周神经损伤后大脑皮质重塑的机制研究

Recovery from peripheral injury always remains an important research issue concerned by neurological surgery. Whether it causes some reorganization in the central nervous system or affects the recovery of motor function of the arms ? Recently we have made analysis of 13 cases of total brachial plexus injury by means of resting state fMRI. It was found that for the patients within 4 months since the injury, the signal of hand area in brain contralaterally to the injured arm has obviously abated, while symmetrical maps of bilateral hand areas in the brain were found for the patients with their recovery period of over 7 months. We suppose whether brachial plexus injury leads to the functional reorganization of hand area in brain and what is the mechanism of the results revealed by fMRI. This experiment takes the form of resting state fMRI combined with electric stimulation to observe the reoganization of monkey motor cortex at different stages following brachial plexus injury. By means of cortical stimulation, we would reveal the essence of this reorganization showed by resting state fMRI.

外周神经损伤后肢体运动功能的康复一直是神经病学领域的重要课题。是否外周神经损伤引起了中枢神经系统运动皮质的功能重塑？近期我们分别对13例臂丛损伤的患者进行静息态脑功能磁共振分析，发现患者大脑上肢运动皮质在伤后4月内出现了“功能静止”，而在伤后7月以后原先静止的脑区又出现了“功能活化”。我们设想是否臂丛损伤引起了大脑上肢运动功能的皮质发生了功能重塑？由静息态脑功能磁共振观察到的功能重塑的神经机制是什么？本研究拟建立臂丛损伤恒河猴模型，利用静息态脑功能磁共振技术观察臂丛损伤后大脑运动皮质功能重塑的动态过程，并采用皮质电刺激技术验证，揭示这种功能重塑的神经机制。

一、项目的背景：外周神经损伤后肢体运动功能的康复一直是神经病学领域的重要课题。是否外周神经损伤引起了中枢神经系统运动皮质的功能重塑？近期我们分别对13例臂丛损伤的患者进行静息态脑功能磁共振分析，发现患者大脑上肢运动皮质在伤后4月内出现了“功能静止”，而在伤后7月以后原先静止的脑区又出现了“功能活化”。我们设想是否臂丛损伤引起了大脑上肢运动功能的皮质发生了功能重塑？由静息态脑功能磁共振观察到的功能重塑的神经机制是什么？二、主要研究内容：本研究利用臂丛切断手术建立臂丛损伤的恒河猴动物模型。在臂丛切断前，切断后近期（2周），切断后远期（2月）进行静息态脑功能磁共振成像，并通过功能连接的方法构建猴脑的运动网络，观察运动网络在臂丛切段手术前后运动网络的变化情况。同时，我们利用对实验猴进行双侧运动皮质区域的开颅手术，通过直接皮质电刺激进行猴脑运动区的定位，观察运动皮质的运动功能变化情况。三、重要结果及关键数据：1）本研究利用臂丛切断手术建立臂丛损伤的恒河猴动物模型，在术后观察到了上肢运动功能的减退。2）正常猴或臂丛神经切断前，静息态功能磁共振上能显示双侧上肢运功对应的脑功能网络，在臂丛切断后早期，被切断的臂丛对侧的上肢运动对应的脑功能区出现了明显的信号减弱，切断后期，这些减弱的上肢运动对应的脑功能区再次出现了信号。3）我们利用开颅后直接皮质电刺激进行了2例臂丛切断后脑运动区定位的验证，其中一例出现被切断臂丛对侧的脑运动区没有得到运动区阳性刺激位点，在对侧运动区出现阳性位点，与相应时期通过功能磁共振获得的运动阳性位点以及标准的解剖学运动区一致。另一例双侧脑运动皮质均未得到阳性位点。四、科学意义：恒河猴臂丛切断术后出现了脑运动功能区的重塑，其表现与臂丛损伤患者脑运动功能区重塑表现一致，经历了从“功能静止”到“功能活化”的过程，但这种过程中电生理机制仍有待探索。