劉陽陽,王超,郭義

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基于神經(jīng)電信號的針刺作用研究進(jìn)展

劉陽陽,王超,郭義

(天津中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)針灸學(xué)研究中心,天津 300193)

針刺作用于機(jī)體時(shí),最迅速、直接的反應(yīng)就是對神經(jīng)系統(tǒng)的影響,表現(xiàn)為神經(jīng)動(dòng)作電位的發(fā)放。從神經(jīng)電信號角度研究針刺的作用原理、規(guī)律一直是研究者們所關(guān)注的方向。該文對近年基于神經(jīng)電信號的針刺作用研究做一綜述,以供相關(guān)研究領(lǐng)域的學(xué)者參考。

針刺;神經(jīng)系統(tǒng);電信號;綜述

針刺作用于機(jī)體時(shí),最迅速、直接的反應(yīng)就是對神經(jīng)系統(tǒng)的影響,表現(xiàn)為神經(jīng)電信號(動(dòng)作電位)的發(fā)放。它的產(chǎn)生,其一是針刺作用于穴位后,針刺的物理刺激直接激活外周神經(jīng)末梢或各種針感感受器(如游離神經(jīng)末梢、肌梭、環(huán)層小體等)而形成發(fā)生器電位產(chǎn)生神經(jīng)傳入沖動(dòng);其二是針刺產(chǎn)生的某些化學(xué)物質(zhì),通過直接和間接作用,激活不同的受體,使感受器去極化而產(chǎn)生傳入沖動(dòng)。針刺可迅速地通過神經(jīng)反射過程發(fā)揮效應(yīng),與針刺的即時(shí)效應(yīng)相關(guān)。從神經(jīng)電信號角度研究針刺的作用原理、規(guī)律也一直是研究者們所關(guān)注的方向。

基于神經(jīng)電信號的針刺研究,最初是隨著針刺鎮(zhèn)痛和針刺麻醉的機(jī)理研究而開展的。1965年,我國著名神經(jīng)生理學(xué)家張香桐教授提出了“針刺鎮(zhèn)痛是來自穴位和來自痛源部位兩種不同傳入沖動(dòng)在腦內(nèi)相互作用的結(jié)果”的假說,其假說得到了大量實(shí)驗(yàn)的證實(shí),隨后許多學(xué)者從神經(jīng)生理學(xué)和神經(jīng)化學(xué)角度都開展了研究,得到了許多有意義的結(jié)果。有關(guān)針刺后引起神經(jīng)傳導(dǎo)途徑電信號變化的研究(包括針刺電信號的外周與中樞傳導(dǎo)途徑、針刺電信號的傳入神經(jīng)纖維類別等問題)也都得到了深入探討。近年來,基于神經(jīng)電信號的針刺作用研究主要是圍繞針刺作用機(jī)理、針刺手法作用規(guī)律、經(jīng)穴特異性等問題開展進(jìn)行的,筆者現(xiàn)對基于神經(jīng)電信號的針刺作用研究進(jìn)行綜述。

1 基于外周神經(jīng)電信號的針刺作用研究

從外周神經(jīng)電信號角度主要開展了針刺信息的神經(jīng)傳導(dǎo)通路研究、針刺手法作用特點(diǎn)及經(jīng)穴特異性的相關(guān)研究。李為民等[1]觀察手針刺激大鼠后肢后三里、三陰交以及腹部天樞穴誘發(fā)坐骨神經(jīng)分支的放電變化。研究表明,手針刺激后三里穴可誘發(fā)明顯的神經(jīng)束放電,刺激三陰交、天樞穴則無神經(jīng)放電現(xiàn)象。應(yīng)用利多卡因封閉后三里穴后再行手針刺激,誘發(fā)放電消失,表明手針刺激后三里穴可誘發(fā)支配穴位的坐骨神經(jīng)分支特異性神經(jīng)放電,提示針刺后三里穴信息可沿該分支傳入脊髓。此外,他還觀察不同針刺手法刺激后三里穴時(shí),對坐骨神經(jīng)神經(jīng)放電的影響[2]。結(jié)果顯示,捻轉(zhuǎn)提插手針后三里,其神經(jīng)束放電峰電位數(shù)增加最明顯,應(yīng)用提插捻轉(zhuǎn)法刺激后三里穴引起明顯的神經(jīng)束放電時(shí)有相應(yīng)右頸動(dòng)脈血壓的下降[3]。韓春曉等[4-5]觀察了4種不同針刺手法(捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉法和提插補(bǔ)瀉法)刺激大鼠足三里引起的脊髓背根神經(jīng)細(xì)束的放電變化,采用現(xiàn)代時(shí)間序列分析方法對其進(jìn)行特征提取,結(jié)合小波理論與信息論建立小波能量熵方法,得到不同針刺手法的能量分布,并有效地區(qū)分了4種針刺手法。

2 基于中樞神經(jīng)電信號的針刺作用研究

2.1 基于脊髓背角神經(jīng)元放電的研究

脊髓背角神經(jīng)元接受后根的各種感覺纖維,包括軀體感覺和部分內(nèi)臟感覺。研究者們多從此環(huán)節(jié)來研究針刺信息與內(nèi)臟傷害性刺激的交互作用,以探討針刺調(diào)節(jié)內(nèi)臟功能的機(jī)理。榮培晶等[6]在探討針灸緩解內(nèi)臟痛的機(jī)制中,以直結(jié)腸擴(kuò)張作為內(nèi)臟的傷害性刺激,觀察電針雙側(cè)足三里穴(與直結(jié)腸同神經(jīng)節(jié)段支配)對L1-3節(jié)段脊髓背角廣動(dòng)力型神經(jīng)元(wide- dynamic-range,WDR))電活動(dòng)的情況。結(jié)果表明,內(nèi)臟傷害性傳入信息能明顯激活脊髓背角會聚神經(jīng)元,來自感受野穴位的刺激能使直結(jié)腸擴(kuò)張引起的WDR神經(jīng)元的放電活動(dòng)增強(qiáng);而對側(cè)體表機(jī)械刺激和足三里穴位手針刺激則可抑制這種神經(jīng)元的放電活動(dòng)。急性脊髓化實(shí)驗(yàn),針刺對側(cè)足三里穴抑制直結(jié)腸擴(kuò)張反應(yīng)的效應(yīng)完全消失。提示針刺和內(nèi)臟傷害性傳入信號在脊髓水平發(fā)生會聚和相互作用,針刺穴位能抑制內(nèi)臟傷害性傳入所激活的背角神經(jīng)元反應(yīng),且這種作用需要脊髓上中樞參與。周濤等[7]觀察運(yùn)用提插補(bǔ)法、提插瀉法針刺大鼠足三里穴區(qū)時(shí),支配該區(qū)域脊髓背角WDR神經(jīng)元誘發(fā)放電的變化情況。結(jié)果表明,運(yùn)用提插補(bǔ)法刺激時(shí),脊髓背角WDR神經(jīng)元平均峰電位數(shù)高于運(yùn)用提插瀉法刺激時(shí)的平均峰電位數(shù),兩者比較差異顯著,初步揭示不同針刺手法引起的神經(jīng)電信號規(guī)律。

2.2 基于孤束核放電的研究

孤束核是一般內(nèi)臟感覺神經(jīng)纖維和味覺纖維終止核。內(nèi)臟各種感覺(包括傷害性刺激)會經(jīng)迷走神經(jīng)傳入此核團(tuán),研究者們多從孤束核水平探討針刺調(diào)節(jié)胃腑的機(jī)理,以及開展穴位特異性和針刺手法作用的相關(guān)研究。陳淑莉等[8]觀察到電針合谷、四白和胃擴(kuò)張的刺激可興奮或抑制同一孤束核神經(jīng)元的電活動(dòng),表明合谷穴和四白穴區(qū)的傳入信息可匯聚到同一孤束核神經(jīng)元上,提示孤束核很可能是合谷穴與口面部聯(lián)系的中樞機(jī)制之一。何軍鋒等[9]、常小榮等[10-11]也觀察了胃擴(kuò)張和針刺大鼠四白傳入信息對孤束核神經(jīng)元放電整合的影響,并選擇同名經(jīng)的地倉和內(nèi)庭、手太陽小腸經(jīng)的顴髎、非經(jīng)非穴四白旁開點(diǎn)為對照,結(jié)果顯示胃擴(kuò)張引起的神經(jīng)元放電對針刺四白、地倉、內(nèi)庭、顴髎、四白旁開點(diǎn)都有不同程度的反應(yīng),與非經(jīng)非穴點(diǎn)以及手太陽小腸經(jīng)穴比較,孤束核中胃擴(kuò)張相關(guān)的神經(jīng)元與足陽明胃經(jīng)關(guān)系更密切,并且遠(yuǎn)近腧穴的信息傳入在孤束核中也存在一定差異,提示腧穴和經(jīng)脈均有一定的特異性。李江山等[12]觀察到針刺內(nèi)關(guān)、足三里穴組,孤束核內(nèi)興奮性神經(jīng)元不論從出現(xiàn)率還是頻率變化率來看,都顯著高于針刺偏歷、合陽穴組,提示孤束核是針刺內(nèi)關(guān)、足三里穴共同調(diào)節(jié)心胃功能的整合中樞之一,且經(jīng)穴具有相對特異性。王述菊等[13]在探討孤束核參與針刺足三里對胃運(yùn)動(dòng)障礙大鼠胃內(nèi)壓影響的實(shí)驗(yàn)中觀察到,針刺足三里能有效激活孤束核神經(jīng)元放電,并且對胃功能的調(diào)節(jié)作用是以促進(jìn)胃運(yùn)動(dòng)為主。此外還觀察到針刺內(nèi)關(guān)、中脘、氣海均能有效激活注射了阿托品引起胃運(yùn)動(dòng)抑制模型大鼠的孤束核神經(jīng)元放電,提示針刺這些穴位對胃運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)作用可能是通過激活延髓內(nèi)與內(nèi)臟傳入信息相關(guān)的中樞核團(tuán)神經(jīng)元實(shí)現(xiàn)的[14]。梅志剛等[15]在探討耳針降糖作用的中樞機(jī)制中發(fā)現(xiàn),孤束核中存在葡萄糖敏感和胰島素敏感神經(jīng)元,電針耳甲能抑制孤束核內(nèi)葡萄糖敏感神經(jīng)元,激活胰島素敏感神經(jīng)元,提示耳針的降糖效應(yīng)可能與調(diào)節(jié)孤束核中神經(jīng)元放電活動(dòng)有關(guān)。

2.3 基于背側(cè)網(wǎng)狀亞核放電的研究

延髓背側(cè)網(wǎng)狀亞核(sub-nucleus reticularis dorsalis,SRD)在傷害性信息的傳遞方面起重要作用,SRD神經(jīng)元的這種性質(zhì)與三叉神經(jīng)核尾側(cè)部核團(tuán)、脊髓背角神經(jīng)元和一些外周感受器的反應(yīng)性質(zhì)類似。冀來喜等[16]開展了內(nèi)關(guān)、中脘、足三里穴的針刺信號在背側(cè)網(wǎng)狀亞核傳導(dǎo)與整合研究,以相同針刺手法刺激這3個(gè)穴位,觀察SRD神經(jīng)元的反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)刺激這3個(gè)穴位均能顯著增加SRD神經(jīng)元的放電頻率。

3 基于自主神經(jīng)電信號的針刺作用研究

自主神經(jīng)系統(tǒng)是神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分,其神經(jīng)纖維主要分布在內(nèi)臟、心血管和腺體,包括內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)(傳出)纖維和內(nèi)臟感覺(傳入)纖維。研究者在探討針刺對心、胃功能的調(diào)節(jié)機(jī)理,并從自主神經(jīng)角度對穴位特異性及針刺手法作用規(guī)律開展了一定的研究工作。段妍君等[17]觀察電針內(nèi)關(guān)穴對室性期前收縮模型大鼠心電圖、心交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)放電活動(dòng)的影響。造模后心電圖出現(xiàn)典型室性期前收縮,心率減慢,迷走神經(jīng)放電活動(dòng)減少,交感神經(jīng)放電活動(dòng)增加。電針治療后心電圖顯示室性期前收縮消失,心率恢復(fù),迷走神經(jīng)放電增加,交感神經(jīng)放電減少。提示電針內(nèi)關(guān)對自主神經(jīng)放電活動(dòng)的影響可能是其發(fā)揮抗室性期前收縮效應(yīng)的途徑之一。王欣等[18]觀察針刺心經(jīng)經(jīng)脈對急性心肌缺血家兔心功能和交感神經(jīng)心中支放電的影響,并與針刺肺經(jīng)穴位進(jìn)行對照。結(jié)果表明,針刺心經(jīng)穴組“神門-通里”組交感神經(jīng)心中支放電活動(dòng)和心肌缺血的改善作用顯著高于肺經(jīng)穴“太淵-列缺”組,體現(xiàn)了針刺穴位的特異性。王麗、支建梅等[19-20]觀察捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法對應(yīng)激性高血壓大鼠頸交感神經(jīng)放電的影響,以探討捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法與補(bǔ)瀉效應(yīng)的關(guān)系。研究表明,在施行捻轉(zhuǎn)補(bǔ)法即刻,交感神經(jīng)放電頻率增加,大鼠血壓升高;在施行捻轉(zhuǎn)瀉法時(shí),交感神經(jīng)放電頻率減少,大鼠血壓降低。從神經(jīng)系統(tǒng)角度說明補(bǔ)瀉手法具有補(bǔ)瀉效性。

在迷走神經(jīng)研究方面,葉小豐等[21]觀察電針大鼠雙側(cè)足三里穴對頸迷走神經(jīng)放電的影響,取對照組(無電針干預(yù))和電針非經(jīng)非穴組進(jìn)行對照,同時(shí)觀察迷走傳出和傳入纖維的放電情況。結(jié)果顯示,電針足三里穴迷走神經(jīng)傳出纖維放電頻率明顯增加,電針非經(jīng)非穴組,各觀察參數(shù)僅有小幅度增加,各組傳入纖維放電均無明顯改變。研究表明電針足三里穴能夠增加迷走神經(jīng)的傳出電活性,但并不影響迷走神經(jīng)傳入纖維的放電情況,推測電針足三里穴激活迷走中樞和增加迷走傳出活性的作用可能不是通過迷走神經(jīng)本身傳入的。

4 討論

目前,基于神經(jīng)電信號角度的針刺作用研究證明了針刺引起的神經(jīng)電信號傳導(dǎo)在針刺起效中發(fā)揮了重要作用,揭示針刺電信號傳導(dǎo)的部分規(guī)律,針刺調(diào)節(jié)內(nèi)臟功能的部分機(jī)理;也從神經(jīng)系統(tǒng)角度探討有關(guān)穴位特異性、針刺手法作用規(guī)律等問題[22-29]。對于神經(jīng)電信號數(shù)據(jù)的分析方法主要是對放電頻率或幅值進(jìn)行比較,即對不同干預(yù)或不同狀態(tài)下目標(biāo)核團(tuán)或神經(jīng)纖維電信號的頻率與幅值的變化做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,但是這種方法對于信息的提取量相對較少。神經(jīng)系統(tǒng)是以離散的動(dòng)作電位放電序列進(jìn)行信息的表達(dá)和傳遞,就單根神經(jīng)纖維而言,由于神經(jīng)纖維上傳遞的放電序列中每個(gè)脈沖是相同的,因此信息是編碼在放電序列的時(shí)間模式和頻率模式中。隨著生物電工學(xué)的發(fā)展,生物信號的現(xiàn)代分析方法已越來越多,如譜分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)、時(shí)間序列分析法等。近年來,這些方法也開始逐步應(yīng)用到對針刺引起的神經(jīng)電信號變化的分析中來[30],以更好地探討和分析針刺引起神經(jīng)電信號變化的內(nèi)在規(guī)律和特征。此外,針刺引起的神經(jīng)電信號傳導(dǎo)是在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)整體聯(lián)動(dòng)過程,如能將不同環(huán)節(jié)、水平的電信號做整合研究,將有助于揭示針刺電信號的起承轉(zhuǎn)合過程,對針刺作用的神經(jīng)機(jī)制也將有更全面的闡釋。

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Advances in Electroneurographic Signal-based Studies of Acupuncture Action

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,300193,

When acupuncture acts on the body, the quickest and direct reaction is the effect on the nervous system, which is manifested in the production of nerve action potentials. The study of mechanisms of and regularities in acupuncture action is always the direction with which the researchers are concerned. This article reviews electroneurographic signal-based studies of acupuncture action in recent years for scholars in relevant research fields to refer to them.

Acupuncture; Nervous system; Electrical signal; Review

R245

A

10.3969/j.issn.1005-0957.2013.11.961

1005-0957(2013)11-0961-03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81001551,81102639)

劉陽陽(1983 - ),女,實(shí)驗(yàn)師,博士

郭義(1965 - ),男,教授,E-mail:guoyi_168@163.com

2013-07-03