李霽,湯偉軍,董競成

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針刺與中樞:可以從靜息的大腦中獲取什么?——以靜息態(tài)的腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)功能影像來分析針刺治療作用的中樞效應(yīng)

李霽,湯偉軍,董競成

(復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院,上海 200040)

針刺;中樞;腦功能影像

在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中作為一種治愈疾病的物理療法和在西方醫(yī)學(xué)中作為一種替代療法的針刺療法,當(dāng)其機(jī)制還不清楚時(shí),短期或長期鎮(zhèn)痛治療廣泛用于治療許多疾病和癥狀,并認(rèn)為針刺鎮(zhèn)痛效果在針刺后其作用仍持續(xù)存在[1]。臨床上,一個(gè)針刺治療包括以針刺入穴位的即時(shí)效應(yīng),留針、行針(手法或電針+留針)時(shí)的效應(yīng)和拔針后的持續(xù)效應(yīng)。腦功能影像評價(jià)針刺的臨床療效,應(yīng)是基于針刺治療前后的腦影像變化(包括一次或多次針刺治療后的腦fMRI反應(yīng))。

1 針刺中樞效應(yīng)的功能成像慣例研究

以往針刺腦功能影像(blood oxygenation level dependent fMRI,血氧水平依賴的fMRI)的研究表明了針刺行針狀態(tài)時(shí)與中樞神經(jīng)激活的關(guān)系。這種BOLD- fMRI研究是采用模塊(block)設(shè)計(jì)或任務(wù)事件相關(guān) (event-raleted)設(shè)計(jì),研究中所顯示的腦激活是由“任務(wù)狀態(tài)”與“無任務(wù)狀態(tài)”的對照相比較后得出的[2]。引用到針刺效應(yīng)的fMRI研究中,是行針任務(wù)狀態(tài)減去留針無特定任務(wù)狀態(tài)所得數(shù)據(jù)信號(hào),即=[(手法或電針＋留針)－留針]效應(yīng)。它反映了與該針刺特定手法或電針刺激狀態(tài)相關(guān)的腦神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng),是短暫的激活,一旦行針停止就無法測得。在fMRI研究中,這種把針刺留針狀態(tài)作為一種靜息狀態(tài)(無特定任務(wù)狀態(tài))來用作基線對照標(biāo)準(zhǔn)(“零”狀態(tài))研究針刺的中樞效應(yīng)。沒有對進(jìn)針前和單純留針狀態(tài)時(shí)的腦活動(dòng)進(jìn)行分析,也無法涉及到觀察腦對針刺治療后持續(xù)效應(yīng)的反應(yīng)。

所謂的靜息狀態(tài)是指受試者清醒,靜息平臥于檢查床,閉眼,平靜呼吸獲得fMRI數(shù)據(jù)。然而清醒狀態(tài)下,大腦并不能夠真正進(jìn)入無任何意識(shí)活動(dòng)的休息狀態(tài)。顯然這種基線狀態(tài)并不是真正的“零”狀態(tài),而存在一定其他活動(dòng),那么這種活動(dòng)會(huì)影響針刺腦效應(yīng)顯示的正確性及對這些結(jié)果解釋的可能性。

因此了解靜息狀態(tài)腦區(qū)活動(dòng)的本質(zhì)與規(guī)律,才能科學(xué)地進(jìn)行針刺治療(鎮(zhèn)痛)作用的中樞機(jī)制的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。為了更好地認(rèn)識(shí)針刺與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)系,那么必須認(rèn)識(shí)大腦靜息意味著什么?

2 靜息態(tài)的大腦存在默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)

PET及fMRI發(fā)現(xiàn),人腦在靜息狀態(tài)下,一些腦區(qū)發(fā)生著有組織的神經(jīng)活動(dòng),以低頻范圍呈現(xiàn)一種時(shí)間相關(guān)的同步性,及內(nèi)在、固有的“功能連接”性[3-4]。在靜息狀態(tài)時(shí)這種活動(dòng)高于平均腦活動(dòng),而在執(zhí)行外在任務(wù)時(shí)這種活動(dòng)低于平均腦活動(dòng),產(chǎn)生負(fù)激活。參與活動(dòng)的腦區(qū)有前額葉中內(nèi)側(cè)、扣帶回前后部、雙側(cè)頂下小葉等,共同組成了一個(gè)特定的功能性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),這就是Raichle提出的腦默認(rèn)活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(default mode network,DMN)[5-6],它與維持靜息狀態(tài)下的腦功能活動(dòng)密切相關(guān),與自我認(rèn)知和情感、記憶相關(guān)[7]。

DMN實(shí)質(zhì)是靜息狀態(tài)的腦功能連接,描述腦區(qū)之間的一種同步性工作模式,體現(xiàn)一種并列的相互關(guān)系。相對解剖連接的穩(wěn)定性,功能連接是動(dòng)態(tài)的。功能連接的度量,體現(xiàn)腦區(qū)間有否存在連接關(guān)系及連接關(guān)系的強(qiáng)弱[8]。這可能與疼痛程度與疼痛調(diào)節(jié)有關(guān)[9]。一些疾病中,腦DMN活動(dòng)被打擾,存在著異常的功能連接[10-15]。

3 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)研究針刺治療作用

靜息態(tài)的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)功能連接使針刺中樞效應(yīng)的功能影像學(xué)研究,以往只注意到針刺激活指向性的腦區(qū)的局部解剖構(gòu)成的反應(yīng),現(xiàn)在可以將空間上分離的腦區(qū)從時(shí)間上相關(guān)性反映腦區(qū)間結(jié)構(gòu)連接,動(dòng)態(tài)地觀察這個(gè)針刺效應(yīng)的持續(xù)性,也就是從腦DMN的角度來研究整個(gè)針刺過程的效應(yīng)。

利用這個(gè)DMN學(xué)說和近年來發(fā)展起來一種“概率性獨(dú)立成分分析”(probabilisic independent component analysis,PICA)技術(shù),一種數(shù)據(jù)處理方法,充分地利用了像素間的時(shí)間和空間聯(lián)系,不需要那種先驗(yàn)的感性區(qū)作為參考區(qū)域(主觀因素的數(shù)據(jù)分析),能夠提取靜息狀態(tài)的腦DMN活動(dòng)fMRI數(shù)據(jù),同時(shí)能夠更好地分離或/和去除生理(呼吸、心跳)引起的低頻噪聲的影響,能夠從網(wǎng)絡(luò)角度分析功能連接性及針刺對其改變。在沒有任務(wù)(針刺)狀態(tài)時(shí)腦功能區(qū)也存在默認(rèn)活動(dòng),為針刺治療前后效應(yīng)的腦功能成像評價(jià)研究提供了可依據(jù)的方法,即針刺治療前后靜息狀態(tài)腦DMN活動(dòng)的最后改變,即功能連接的度量變化,判斷針刺持續(xù)性療效,來反映治療作用。

此外,一個(gè)模糊的概念常常存在于fMRI針刺效應(yīng)的影像學(xué)研究中,無法區(qū)分針刺效果成分——來自同樣的針刺激下,軀體(穴位)感覺刺激和針刺治療效果導(dǎo)致的同時(shí)出現(xiàn)的腦活動(dòng)。通過觀察拔針后(不存在軀體感覺刺激)靜息狀態(tài)的DMN活動(dòng)變化,就能得到針刺治療效果的影像學(xué)改變。如再與假針刺對照,就能得到真針刺的治療效果。

4 生理狀態(tài)下針刺調(diào)節(jié)默認(rèn)網(wǎng)路

靜息態(tài)的DMN研究的針刺效應(yīng)已成為熱點(diǎn),它對以往的針刺效應(yīng)的腦功能成像研究的一些結(jié)果提出了挑戰(zhàn)。針對靜息狀態(tài)的DMN的fMRI針刺研究,主要見于2008年Dhond RP[16]和2009年和Hui KKS[17]等人的報(bào)道。發(fā)現(xiàn)了針刺能夠增強(qiáng)與抗痛、記憶、感情相關(guān)的腦DMN區(qū)域的功能連接,肯定了生理狀態(tài)下針刺調(diào)節(jié)DMN活動(dòng)。但病理狀態(tài)下的研究很少見到報(bào)道。

5 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)反映慢性疼痛及可能被針刺鎮(zhèn)痛改變

慢性疼痛[18]是一個(gè)波動(dòng)但持續(xù)的痛感覺,使得慢性疼痛患者的大腦永不真正地休息,有理由推斷他們的大腦在靜息狀態(tài)中DMN改變[19]。

近年研究報(bào)道了慢性疼痛患者和正常人DMN的不同性,當(dāng)實(shí)施一個(gè)相等視覺刺激任務(wù)時(shí),在患者的DMN腦區(qū)中顯示減少的“負(fù)激活”,正常情況下是增加的“負(fù)激活”,證明了慢性疼痛會(huì)影響DMN功能[20],同樣在一個(gè)視覺注意的任務(wù)中,急性疼痛[21]和針刺[22]被認(rèn)為能夠在DMN腦區(qū)中誘導(dǎo)負(fù)激活,而慢性疼痛卻很少能如此[9]。相關(guān)的研究進(jìn)一步證實(shí),慢性疼痛患者DMN的改變與癥狀有關(guān)(不僅僅是痛),還包括認(rèn)知與情感行為[23]。

進(jìn)一步利用靜息狀態(tài)的腦DMN活動(dòng)的特點(diǎn),在無任何任務(wù)狀態(tài)存在腦區(qū)的功能連接及功能連接是否和連接的強(qiáng)弱,能夠從功能上反映疼痛及其強(qiáng)度,并能反映針刺鎮(zhèn)痛后的疼痛緩解程度,尤其是研究自發(fā)的慢性疼痛及被臨床針刺的治療作用。

認(rèn)識(shí)了大腦靜息狀態(tài)意味著DMN的存在,能夠從影像學(xué)的角度提供有益于針刺鎮(zhèn)痛(尤其是慢性疼痛)的療效研究,及可能的中樞機(jī)制,也是評價(jià)針刺療效的一種新的思路和方法。

病理狀態(tài)下DMN的變化特點(diǎn),DMN研究相關(guān)慢性疼痛的針刺治療機(jī)制,值得開展和研究。

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2012-12-20

上海市衛(wèi)生局科研基金資助項(xiàng)目(2009013)

李霽(1968 - ),男,副教授,碩士,碩士生導(dǎo)師

湯偉軍(1971 - ),男,副教授,博士

1005-0957(2013)06-0515-03

R2-03

A

10.3969/j.issn.1005-0957.2013.06.515