徐倩嵐 鐘吉咪 徐守宇?

鏡像神經(jīng)元是最早偶然發(fā)現(xiàn)于猴子大腦運(yùn)動(dòng)前皮質(zhì)區(qū)的一類神經(jīng)元，目前已證實(shí)在人類大腦中也存在著鏡像神經(jīng)元，且與情感、認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)、學(xué)習(xí)等密切相關(guān)。基于鏡像神經(jīng)元理論的相關(guān)治療技術(shù)主要包括：鏡像療法、動(dòng)作觀察療法、運(yùn)動(dòng)想象療法、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。作為近年來新興的康復(fù)治療技術(shù)，其在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值及潛力越來越受到重視。本文對(duì)鏡像神經(jīng)元及其相關(guān)治療技術(shù)進(jìn)行闡述，探討近年來基于鏡像神經(jīng)元理論的治療技術(shù)在促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)及言語功能康復(fù)方面的研究進(jìn)展。

1 鏡像神經(jīng)元概述

鏡像神經(jīng)元是20年前發(fā)現(xiàn)于獼猴大腦前運(yùn)動(dòng)皮層的一類神經(jīng)元，這些神經(jīng)元在獼猴進(jìn)行類似抓取動(dòng)作時(shí)才活躍，同時(shí)在觀察到人或其他猴子執(zhí)行相同動(dòng)作時(shí)也會(huì)被激活，因此被認(rèn)為在動(dòng)作執(zhí)行和行為觀察方面起著至關(guān)重要的作用，是行為理解的基礎(chǔ)。到目前為止，鏡像神經(jīng)元只能在獼猴、人類和鳴禽中找到，且在靈長類進(jìn)化過程中保持其共同特性［1］。隨著深入研究的開展，鏡像神經(jīng)元廣泛功能也被大家所認(rèn)知，除普遍認(rèn)識(shí)的運(yùn)動(dòng)理解、模仿外，神經(jīng)心理學(xué)家也發(fā)現(xiàn)其在感受模擬、共情、情感認(rèn)知、意向閱讀、語言習(xí)得、語言進(jìn)化、手勢(shì)交流、言語感知、語言加工、審美體驗(yàn)等方面發(fā)揮作用。此外鏡像神經(jīng)元功能異常還被認(rèn)為與自閉癥、精神分裂、唐氏綜合征、煙癮、肥胖等一系列疾病密切相關(guān)［2］。

由于鏡像神經(jīng)元的獨(dú)特作用，較多研究者探討其在人大腦中的分布，但有異于猴的直接試驗(yàn)，加上鏡像神經(jīng)元獨(dú)特的功能屬性，對(duì)人腦中鏡像神經(jīng)元的分布證據(jù)多是間接的，主要通過無創(chuàng)技術(shù)包括經(jīng)顱磁刺激、腦功能成像研究、肌電信號(hào)采集等獲得，同時(shí)這些技術(shù)也能夠作為相關(guān)治療的評(píng)估手段。已有大量研究表明，人腦中鏡像神經(jīng)元主要存在邊緣鏡像系統(tǒng)和頂額鏡像系統(tǒng)，前者由杏仁核、腦島、前額葉皮質(zhì)等構(gòu)成，后者由前運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)、中央前回下部、Broca區(qū)、頂下小葉嘴側(cè)和額下回后部等構(gòu)成［3］。Brunner等［4］采用功能磁共振評(píng)估腦卒中后1～2周和3個(gè)月患者在觀察和執(zhí)行手部運(yùn)動(dòng)時(shí)的神經(jīng)元活動(dòng)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在動(dòng)作觀察和執(zhí)行期間，患者的頂葉、中央前回，島葉和顳下回中觀察到神經(jīng)元的激活。在顳下回、丘腦和與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的區(qū)域如運(yùn)動(dòng)前區(qū)，輔助運(yùn)動(dòng)皮層（BA4，BA6）能觀察到集中激活，此外小腦和運(yùn)動(dòng)前區(qū)活動(dòng)增加與手臂運(yùn)動(dòng)功能改善相關(guān)。Chang［5］通過測(cè)量腦電圖的α和β波來評(píng)估受試者大腦皮層的激活情況，并進(jìn)行4周的鏡像療法干預(yù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在手部運(yùn)動(dòng)觀察期間初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層及前運(yùn)動(dòng)皮層均被激活。同時(shí)少量實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)具有一定的可塑性，而腦的可塑性正是腦損傷后功能恢復(fù)的基礎(chǔ)。如Mehta［6］采用重復(fù)經(jīng)顱磁刺激刺激左側(cè)額下回，觀察鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)在有目的性的和單調(diào)的運(yùn)動(dòng)觀察期間能否激活運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)重復(fù)經(jīng)顱磁刺激刺激能夠適應(yīng)性調(diào)節(jié)鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的特性。

2 鏡像神經(jīng)元相關(guān)技術(shù)在運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)中的作用

在康復(fù)醫(yī)學(xué)中運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)于鏡像神經(jīng)元相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用也多集中于腦卒中等腦損傷相關(guān)疾病中。由于上肢功能障礙對(duì)于較多日常生活活動(dòng)的執(zhí)行非常不利［7］，同時(shí)手部運(yùn)動(dòng)又與鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的激活密切相關(guān)，因此諸多研究［8］均表明鏡像神經(jīng)元相關(guān)技術(shù)能夠改善腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能。在促進(jìn)康復(fù)的主要變量中，鏡像療法在促進(jìn)急性和慢性卒中患者上肢功能恢復(fù)方面比常規(guī)康復(fù)更有效［9］。同時(shí)與常規(guī)治療比較，鏡像療法及功能電刺激均能改善亞急性腦卒中患者的上肢功能，同時(shí)在改善患者手部技巧性運(yùn)動(dòng)方面鏡像療法比功能性電刺激更有助益［10］。還有研究將功能性電刺激與鏡像療法相結(jié)合發(fā)現(xiàn)其對(duì)于非常嚴(yán)重的上肢功能障礙的急性中風(fēng)后患者是非常有益的［11］。也有研究將鏡像療法與其他治療技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用。Arya等［12］發(fā)現(xiàn)任務(wù)導(dǎo)向下的鏡像療法有利于偏癱患者上肢靈活性，協(xié)調(diào)性和力量的提高。運(yùn)動(dòng)想象療法與鏡像療法也進(jìn)行了對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)與主動(dòng)運(yùn)動(dòng)相比，在屈腕運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)想象與鏡像療法能夠誘發(fā)更強(qiáng)的肌電活動(dòng)且兩者之間無顯著差異［13］。

對(duì)于傳統(tǒng)的鏡像療法，有研究［14］認(rèn)為在治療過程中通過觀察健側(cè)手的運(yùn)動(dòng)可以激活感覺運(yùn)動(dòng)皮層促進(jìn)患側(cè)肢體功能恢復(fù)，但在此過程中患側(cè)肢體并未運(yùn)動(dòng)，因此設(shè)計(jì)了鏡像機(jī)器人系統(tǒng)，在進(jìn)行鏡像運(yùn)動(dòng)觀察的同時(shí)通過機(jī)械外骨架帶動(dòng)患肢的同步運(yùn)動(dòng)來增加本體感覺的輸入，2周后患者的上肢痙攣狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)模式均得以改善。除改善上肢運(yùn)動(dòng)功能外，也有部分研究對(duì)鏡像療法、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等在改善腦卒中患者下肢功能方面的作用進(jìn)行了研究。Arya等［15］認(rèn)為基于運(yùn)動(dòng)的鏡像療法有助于患者下肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)，改善慢性卒中偏癱患者的步態(tài)，且Lee等［16］研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)作觀察訓(xùn)練和鏡像療法均能夠提高腦卒中患者的平衡功能，改善步態(tài)。此外與促進(jìn)上肢功能恢復(fù)的研究結(jié)果類似，結(jié)合鏡像療法和神經(jīng)肌肉電刺激的治療能夠增強(qiáng)患者下肢肌力、減少卒中患者足下垂的痙攣狀態(tài)，改善患者平衡功能及步行能力［17-18］。而對(duì)于慢性卒中患者，采用基于鏡像療法的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和常規(guī)康復(fù)治療方案比較，在改善患者下肢功能方面也可能更為有利［19］。

除對(duì)上肢及下肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的研究外，還有部分研究對(duì)其他運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)也進(jìn)行探討。Miura等［20］對(duì)一例10年前丘腦出血后出現(xiàn)不自主運(yùn)動(dòng)的患者采用重復(fù)促進(jìn)性訓(xùn)練、任務(wù)導(dǎo)向性訓(xùn)練及藥物治療后無法改善的情況下進(jìn)行鏡像療法干預(yù)，患者的不自主運(yùn)動(dòng)明顯減少，且功能性活動(dòng)較前改善。另一項(xiàng)研究［21］也發(fā)現(xiàn)鏡像療法能夠改善面部運(yùn)動(dòng)，可作為治療中風(fēng)后中樞性面癱的有效方法。因此可以預(yù)見鏡像神經(jīng)元相關(guān)治療技術(shù)在促進(jìn)肢體功能恢復(fù)方面還有著更為廣泛的應(yīng)用，目前的相關(guān)研究也有待進(jìn)一步拓展。

3 鏡像神經(jīng)元相關(guān)技術(shù)在言語功能康復(fù)中的作用

既往對(duì)于鏡像神經(jīng)元理論相關(guān)治療技術(shù)的研究多集中在促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)方面，對(duì)于改善患者言語功能恢復(fù)的關(guān)注及相關(guān)研究較少。而有研究表明語言和應(yīng)用的神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)在左側(cè)額葉和頂葉有著驚人的重疊，左半球卒中后失語癥和失用癥的發(fā)生率非常相似，均占40%［22］，而鏡像神經(jīng)元的主要特性是在觀察手和唇部運(yùn)動(dòng)與執(zhí)行相同或相似運(yùn)動(dòng)時(shí)的反應(yīng)一致。因此有理由相信鏡像神經(jīng)元理論相關(guān)技術(shù)在改善肢體運(yùn)動(dòng)功能的同時(shí)對(duì)于言語功能的恢復(fù)也有一定的作用，且手或唇部運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行或觀察在言語功能康復(fù)中有著特定的作用。

認(rèn)知理論認(rèn)為語言的理解涉及行為表達(dá)中感知-運(yùn)動(dòng)的反復(fù)推演。Moody-Triantis［23］通過功能磁共振成像研究發(fā)現(xiàn)，語言誘導(dǎo)的活動(dòng)與初級(jí)軀體感覺及運(yùn)動(dòng)皮層的手運(yùn)動(dòng)執(zhí)行具體表現(xiàn)模式并不一致，但與運(yùn)動(dòng)計(jì)劃相關(guān)的運(yùn)動(dòng)前區(qū)和頂葉區(qū)重疊，且在運(yùn)動(dòng)前區(qū)中，右手動(dòng)作和指令引發(fā)的活動(dòng)比左手更明顯。這表明語言理解引發(fā)了針對(duì)特定手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)推演，類似于多模式的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃而不是全部的運(yùn)動(dòng)重現(xiàn)，語言理解和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行與優(yōu)勢(shì)手的具體表現(xiàn)一致，且與既往的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)相關(guān)。Snyder等［24］通過研究發(fā)現(xiàn)手的運(yùn)動(dòng)能夠增強(qiáng)口吃患者語言的流暢性，由此可見手的運(yùn)動(dòng)與語言的理解甚至表達(dá)密切相關(guān)。

目前動(dòng)作觀察療法在促進(jìn)言語功能恢復(fù)方面的作用已被多項(xiàng)研究證實(shí)。一項(xiàng)以無聲視頻的形式為患者提供代表正確發(fā)音的目標(biāo)詞的唇部運(yùn)動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn)，無聲的視覺運(yùn)動(dòng)提示確實(shí)有助于單詞檢索和口語表達(dá)，并可能有益于慢性Broca失語患者的詞匯再學(xué)習(xí)［25］。Grechuta等［26］也發(fā)現(xiàn)對(duì)于指令動(dòng)作進(jìn)行系統(tǒng)的重復(fù)的動(dòng)作觀察訓(xùn)練有利于提高非流暢性失語的恢復(fù)。在非流暢性失語患者行為觀察訓(xùn)練前后進(jìn)行靜息態(tài)fMRI檢測(cè)發(fā)現(xiàn)右側(cè)感覺運(yùn)動(dòng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了功能連接性的顯著變化，并伴隨著真實(shí)語境中不同語言單元的顯著改善，相反在主題詞語境中獲得的言語恢復(fù)并沒有相匹配的功能性改變［27］。這表明真實(shí)語境環(huán)境行為觀察可能更有利于非流暢性失語的康復(fù)。國內(nèi)相關(guān)研究［28］也發(fā)現(xiàn)基于鏡像神經(jīng)元理論的動(dòng)作觀察療法聯(lián)合常規(guī)語言康復(fù)訓(xùn)練可顯著改善腦卒中后非流暢性失語患者的語言功能。以上研究均表明對(duì)于手或唇部的動(dòng)作觀察療法能夠改善非流暢性失語患者的言語功能，但對(duì)于流暢性失語的相關(guān)研究未見報(bào)道。

除動(dòng)作觀察療法外，運(yùn)動(dòng)想象療法也能夠促進(jìn)言語功能的恢復(fù)，Marshall等［29］發(fā)現(xiàn)在特定的專注冥想后，患者言語的流暢性能夠出現(xiàn)即刻的改善，此外有學(xué)者也對(duì)語言功能區(qū)與鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)間的關(guān)系提出質(zhì)疑，如Cerri［30］通過神經(jīng)影像學(xué)和術(shù)中神經(jīng)生理學(xué)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)Broca區(qū)較少參與到行為觀察中，同時(shí)在手和發(fā)聲肌肉也沒有運(yùn)動(dòng)的輸出，這表明鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)可能涉及語言的表達(dá)而不是語義成分。但目前類似的研究較為缺乏，同時(shí)其他基于鏡像神經(jīng)元理論的相關(guān)治療技術(shù)在言語功能康復(fù)中的應(yīng)用研究還有待進(jìn)一步開展。

4 展望

鏡像神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)及相關(guān)治療技術(shù)的發(fā)展給康復(fù)醫(yī)學(xué)帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，鏡像療法等技術(shù)應(yīng)用成本低、操作簡單、無明顯不良反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)有利于其在臨床中的應(yīng)用與推廣，但在繼續(xù)豐富對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)功能和言語功能的研究同時(shí)，基于鏡像神經(jīng)元理論的相關(guān)治療技術(shù)還需要與現(xiàn)代科技元素相結(jié)合，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、輔助機(jī)器人技術(shù)等，同時(shí)其在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用范疇還有待拓展。