楊志，付雨桐，姚黎清

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，云南 昆明)

0 引言

腦卒中是一種世界范圍內(nèi)常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，是多種腦血管疾病的嚴(yán)重表現(xiàn)形式，它是全球第二大、中國(guó)第一大致死性疾病，不近死亡率高，而且發(fā)病率、復(fù)發(fā)率、致殘率也高。對(duì)于腦卒中患者重返社會(huì)的需求，傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練方法具有局限性，在眾多的治療方法中，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知任務(wù)的雙重任務(wù)訓(xùn)練以其多任務(wù)、多環(huán)境、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為腦卒中康復(fù)治療最有前景的方法，可彌補(bǔ)目前腦卒中康復(fù)治療的不足，但其神經(jīng)機(jī)制尚不清楚?，F(xiàn)將利用功能磁共振成像技術(shù)探索雙重任務(wù)功能恢復(fù)的相關(guān)神經(jīng)機(jī)制作一綜述。

1 腦卒中的康復(fù)治療面臨著巨大的挑戰(zhàn)

研究顯示，隨著我國(guó)人口老齡化進(jìn)一步發(fā)展，世界各地腦卒中的發(fā)病率伴隨著65 歲以上老年人群數(shù)的增長(zhǎng)，正在以每年約9 萬(wàn)人的速度增加[1]，隨著我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療水平的提高，2013年的GDB 研究最新結(jié)果顯示，腦卒中的死亡率有所減少，但仍有70%-80%的腦卒中患者因不同程度功能障礙影響?yīng)毩⑸頪2]，患病人群的不斷增加給家庭、社會(huì)、政府帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003 年腦卒中總經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)為198.87 億，占衛(wèi)生總支出的3.02%[3]。經(jīng)過積極有效地康復(fù)治療后，可使患者恢復(fù)一定的功能，提高患者日常生活能力及社區(qū)融入度。但是大量研究表明，腦卒中患者對(duì)重返社會(huì)的效果都不太滿意[4]。平衡和步行功能的減退或缺失等肢體功能障礙是阻礙他們重返社會(huì)的主要因素[5]。大多數(shù)卒中患者沒有達(dá)到日?；顒?dòng)或者社區(qū)行走所必需的運(yùn)動(dòng)能力，這將限制參與有意義的活動(dòng)。

2 傳統(tǒng)康復(fù)具有局限性

大量研究證實(shí)[6]，恰當(dāng)、持續(xù)的康復(fù)訓(xùn)練能減緩腦卒中患者功能殘疾，降低繼發(fā)性疾病的發(fā)生率，加快腦卒中康復(fù)的進(jìn)度，并且提高腦卒中患者社會(huì)生存滿意度，同時(shí)能降低其隱形的醫(yī)療費(fèi)用，節(jié)約社會(huì)醫(yī)療成本。傳統(tǒng)腦卒中患者康復(fù)治療方式主要是側(cè)重鼓勵(lì)患者以健側(cè)帶動(dòng)患側(cè)做被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的各種神經(jīng)發(fā)育促進(jìn)術(shù)，如：Bobath 技術(shù)、Brunnstrom 技術(shù)、Rood 技術(shù)、生物反饋治療等，這些療法都有助于腦卒中后患者運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)[7]。但腦卒中康復(fù)治療的最終目的是使患者回歸家庭、回歸社會(huì)。腦卒中患者進(jìn)行了系統(tǒng)的康復(fù)治療后依然在日常生活能力等方面存在明顯障礙，很難以正常的方式融入家庭、社會(huì)生活，甚至簡(jiǎn)單的通過馬路都有較大困難。所以康復(fù)治療不應(yīng)僅是訓(xùn)練患者提高其肢體功能，還需將環(huán)境和社會(huì)作為一個(gè)整體參與到康復(fù)訓(xùn)練中，以利于他們重返社會(huì)，但傳統(tǒng)的康復(fù)治療技術(shù)尚缺乏此類訓(xùn)練，無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

3 雙重任務(wù)訓(xùn)練是腦卒中康復(fù)治療的新突破口

運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)的理論指出，受損中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能恢復(fù)，依賴于重復(fù)性的、多樣化的訓(xùn)練。同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)即為雙重任務(wù)(dual-tasking，DT)[8]。雙重任務(wù)執(zhí)行通常包含兩個(gè)任務(wù)：主要的運(yùn)動(dòng)或平衡任務(wù)(例如行走、站立)以及分散注意力所需的次要任務(wù)。具備同時(shí)做兩件或者多件事的能力在日常功能性活動(dòng)中至關(guān)重要。注意力是一個(gè)多層面的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而分散注意力所需的次要任務(wù)則可由不同的形式構(gòu)成，例如運(yùn)動(dòng)性任務(wù)(端著一杯水，轉(zhuǎn)頭)或是認(rèn)知性任務(wù)(數(shù)字記憶，詞語(yǔ)-顏色辨別)[9]。Al-Yahaya 等學(xué)者根據(jù)所執(zhí)行任務(wù)的需求及心理過程把認(rèn)知任務(wù)分為：反應(yīng)時(shí)間任務(wù)，辨別和決定任務(wù)，計(jì)算任務(wù)，短期記憶和語(yǔ)言流暢性任務(wù)[10]。以運(yùn)動(dòng)為主的主要任務(wù)，分散注意力所需的次要任務(wù)，分別與二者結(jié)合的雙重任務(wù)比較，能更好地洞悉初級(jí)和次要任務(wù)之間是如何互相影響的。雙重任務(wù)能力被認(rèn)為是一種評(píng)測(cè)年齡、疾病相關(guān)步態(tài)及平衡控制的新方法。除此之外，雙重任務(wù)能力也被視為一種跌倒風(fēng)險(xiǎn)篩查的新手段[11]。這種治療模式可根據(jù)患者的功能障礙狀況，通過特殊任務(wù)訓(xùn)練，使患者在改善肢體功能障礙的同時(shí)能有效地適應(yīng)真實(shí)社會(huì)生活環(huán)境。在眾多的治療方法中，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知任務(wù)的雙重任務(wù)訓(xùn)練以其多任務(wù)、多環(huán)境、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為腦卒中康復(fù)治療最有前景的方法，可彌補(bǔ)目前腦卒中康復(fù)治療的不足。

4 功能磁共振成像技術(shù)

目前功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)的基本原理和基本方法是血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent，BOLD)。功能性磁共振像是利用磁場(chǎng)的不均勻性，測(cè)量衰減信號(hào)。人體血氧飽和度及血流量的變化會(huì)導(dǎo)致大腦功能磁共振信號(hào)的變化，通過大腦能量消耗的情況反映神經(jīng)元的活動(dòng)。應(yīng)用 fMRI 技術(shù)為探索人腦功能開辟一條嶄新的道路，可以直接獲得腦功能區(qū)的動(dòng)態(tài)分子影像學(xué)數(shù)據(jù)，這為雙重任務(wù)功能的神經(jīng)理論機(jī)制提供了許多更直接的依據(jù)。

功能性神經(jīng)影像學(xué)研究證明，與基線狀態(tài)(例如靜息狀態(tài))相比，一些大腦區(qū)域在廣泛的認(rèn)知任務(wù)中顯示出與任務(wù)無(wú)關(guān)的失活[12]。這些大腦區(qū)域包括后扣帶皮層，內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)，腹側(cè)前扣帶皮層和側(cè)頂葉皮質(zhì)。它們被認(rèn)為是反映大腦功能的默認(rèn)模式，并構(gòu)成一個(gè)默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)(DMN)[13](圖1)。最近的研究表明DMN可能與信息的收集和評(píng)估，自我指涉心理活動(dòng)，情節(jié)記憶的提取，情緒和焦慮有關(guān)[14]。DMN 與監(jiān)測(cè)內(nèi)外環(huán)境、維持自我意識(shí)、自發(fā)性思維的產(chǎn)生以及對(duì)情景記憶、認(rèn)知、情緒的加工等密切相關(guān)，并且隨著年齡的增長(zhǎng)而趨于成熟。

圖1 靜息狀態(tài)大腦功能連接的默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)

5 雙重任務(wù)訓(xùn)練結(jié)合FMRI 對(duì)腦卒中神經(jīng)恢復(fù)機(jī)制

雖然DT 行為的行為效應(yīng)已經(jīng)得到很好的描述，但在卒中后行走期間認(rèn)知運(yùn)動(dòng)干預(yù)的神經(jīng)基礎(chǔ)并不清楚。研究發(fā)現(xiàn)，通常有跌倒史和跌倒風(fēng)險(xiǎn)的社區(qū)老年人在邊走路邊說話時(shí)(雙重任務(wù)條件)與其僅需步行時(shí)(單一任務(wù)條件)相比，這些老年人的步行速度及平衡控制能力明顯下降[15]，這正是因?yàn)榇竽X受到雙重任務(wù)干擾，所有的雙重任務(wù)情況都需要控制干擾和在兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的任務(wù)之間切換。兩個(gè)任務(wù)之間的資源重疊量決定了神經(jīng)激活模式。資源或流程重疊越多，這兩個(gè)任務(wù)之間的干擾就越大。復(fù)雜的雙重任務(wù)干擾需要激活的大腦區(qū)域具有大量重疊[16]。研究發(fā)現(xiàn)[17]，人們?cè)谕瑫r(shí)處理兩項(xiàng)任務(wù)的效力降低可能是由于額葉前部大腦皮層和額上皮層不能正常發(fā)揮功能所致。隨著任務(wù)難度增加，大腦需更多的區(qū)域傳遞活動(dòng)信息。在執(zhí)行相對(duì)復(fù)雜的雙重任務(wù)時(shí)，其他腦區(qū)如右側(cè)的小腦蚓部、左小腦前葉和楔前葉較之單一的任務(wù)條件下有更多激活[18]。值得注意的是，Szameitat 等[19]在健康人群的研究中發(fā)現(xiàn)，參與者在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知任務(wù)結(jié)合訓(xùn)練后激活增加的腦區(qū)甚至包含了雙側(cè)中央前后回，枕葉梭狀回，左側(cè)額極，小腦以及右頂葉。Emad Al-Yahya 等[20]發(fā)現(xiàn)與腦卒中患者相比，健康對(duì)照組在執(zhí)行雙重任務(wù)中顯示出增加的正相互作用區(qū)域包括雙側(cè)舌側(cè)回，小腦右側(cè)回，右楔前葉皮質(zhì)，左中央后回和右側(cè)顳下回。與健康對(duì)照相比，卒中患者中積極相互作用增強(qiáng)的部位包括雙側(cè)顳下回，雙側(cè)額上回，雙側(cè)扣帶回和右側(cè)中央前回。

步行能力衰退在腦卒中患者中很常見，在雙重任務(wù)條件下，例如步行時(shí)執(zhí)行輔助認(rèn)知干擾任務(wù)時(shí)，步態(tài)表現(xiàn)差。對(duì)于腦卒中后患者，有一些下肢運(yùn)動(dòng)的fMRI 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這些研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)大多數(shù)患者進(jìn)行下肢運(yùn)動(dòng)時(shí)，大腦活化區(qū)域一致，即：初級(jí)和次級(jí)運(yùn)動(dòng)和感覺皮層，輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)域，扣帶運(yùn)動(dòng)區(qū)域，小腦和基底神經(jīng)節(jié)[21]。關(guān)于執(zhí)行雙重任務(wù)期間的大腦激活，研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)知控制的額頂葉激活網(wǎng)絡(luò)。Holtzer 等[22]觀察到，在執(zhí)行雙重任務(wù)期間額前區(qū)域激活增加。Jennifer Yuan 等[23]學(xué)者使用靜息態(tài)功能磁共振成像(fMRI)檢查了腦卒中患者單任務(wù)(步行)和雙重任務(wù)(說話時(shí)步行)條件下與步態(tài)速度相關(guān)的大腦功能連通性，發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)任務(wù)條件下的步態(tài)速度與感覺運(yùn)動(dòng)，視覺，前庭和左額葉、頂葉皮質(zhì)區(qū)域中的功能連接相關(guān)。與單任務(wù)條件下的步態(tài)速度相比，在雙重任務(wù)條件下與步態(tài)速度相關(guān)的大腦網(wǎng)絡(luò)與輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)域和前額區(qū)域中具有更大的功能連通性。

執(zhí)行功能是一組需要注意配合的過程，用于監(jiān)控和協(xié)調(diào)涉及規(guī)劃，推理，或選擇。雙重任務(wù)能力的表現(xiàn)通常歸因于由前額葉皮質(zhì)所決定的執(zhí)行功能，尤其受老化的影響[24]。雙重任務(wù)能力被認(rèn)為是執(zhí)行職能的一個(gè)具體組成部分，其中包括將注意力分配給相互競(jìng)爭(zhēng)的任務(wù)需求。與年齡相關(guān)的執(zhí)行功能下降，包括雙重任務(wù)表現(xiàn)，通常歸因于前額葉皮層區(qū)域的功能效率降低，并且由于卒中患者任務(wù)難度增加而導(dǎo)致前額葉皮質(zhì)激活減少[25]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行雙重任務(wù)時(shí)增加認(rèn)知任務(wù)難度，楔前葉激活增加。當(dāng)比較復(fù)雜的步態(tài)任務(wù)(例如步行跨越障礙)與較不復(fù)雜的步態(tài)任務(wù)(例如單獨(dú)步行)對(duì)比時(shí)，也觀察到楔前葉的激活增加[26]。在前額葉皮層區(qū)域以及解剖學(xué)上與前額葉皮質(zhì)連接的小腦和楔前葉區(qū)域的激活也隨著任務(wù)難度而增加，并且與執(zhí)行雙重任務(wù)期間的運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知表現(xiàn)相關(guān)[27]。

人類腦功能連接研究的最新證據(jù)表明，小腦參與運(yùn)動(dòng)控制和在認(rèn)知過程中涉及皮層的感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)功能連接。隨著任務(wù)難度的增加，腦區(qū)激活情況大多在雙側(cè)小腦，雙側(cè)楔前葉和額前皮質(zhì)(右上額回/ SMA，額中回和額下回/前中央)區(qū)域[28]。Hamacher 等[29]最近對(duì)行走和認(rèn)知-運(yùn)動(dòng)雙重任務(wù)中的腦激活進(jìn)行研究確定了大量涉及的大腦區(qū)域，并能夠?qū)⑺鼈兎譃橹苯舆\(yùn)動(dòng)路徑和間接運(yùn)動(dòng)路徑。直接運(yùn)動(dòng)通路允許通過主要運(yùn)動(dòng)皮層，小腦和脊髓調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)，而間接通路允許通過前額葉皮層，前運(yùn)動(dòng)區(qū)域和基底神經(jīng)節(jié)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)。特別是具有目標(biāo)導(dǎo)向的雙重任務(wù)的運(yùn)動(dòng)激活與間接途徑相關(guān)聯(lián)，并且在包括扣帶皮層，頂葉面積和腦島的額葉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中激活增加。眾所周知，執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)激活與其相關(guān)聯(lián)的大腦網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由一系列共同的額葉-頂葉皮層區(qū)域組成[31]，即前扣帶皮層/前置運(yùn)動(dòng)區(qū)域，背外側(cè)前額葉皮層，下額葉連接部，前島葉皮層，背前運(yùn)動(dòng)皮層和后頂葉皮層。一些研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)也涉及認(rèn)知-運(yùn)動(dòng)雙重任務(wù)。

關(guān)于大腦水平上的認(rèn)知-運(yùn)動(dòng)雙重任務(wù)激活情況，頂葉似乎與其他感興趣區(qū)域有所不同。頂葉激活與多任務(wù)和任務(wù)切換性能相關(guān)聯(lián)，并且在注意力需要分配時(shí)起到至關(guān)重要的作用。研究表明[32]，參與者在單一任務(wù)條件下的變量越多，頂葉區(qū)域被激活得越多。在雙重任務(wù)條件下，緩慢步行的參與者激活頂葉區(qū)域到更高的程度。此外，頂葉激活在雙重任務(wù)期間表現(xiàn)出較低的步行速度和較低的執(zhí)行控制。

6 展望

腦卒中后皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)功能區(qū)受損，導(dǎo)致不同程度的運(yùn)動(dòng)功能障礙，是其致殘的主要原因。大量研究發(fā)現(xiàn)通過雙重任務(wù)訓(xùn)練可以激活相應(yīng)的腦內(nèi)運(yùn)動(dòng)皮層網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而改善患者執(zhí)行雙重任務(wù)的能力?；谝陨蟜MRI 研究，雙重任務(wù)訓(xùn)練和單一任務(wù)訓(xùn)練后病人的腦區(qū)激活范圍均會(huì)發(fā)生變化，且雙重任務(wù)訓(xùn)練后腦區(qū)激活范圍更廣。較之單一任務(wù)條件下訓(xùn)練，進(jìn)行雙重任務(wù)訓(xùn)練，額葉、頂葉皮質(zhì)區(qū)域，右側(cè)的小腦蚓部、左小腦前葉和楔前葉有更多激活。通過fMRI 研究推測(cè)，患者執(zhí)行雙重任務(wù)時(shí)大腦可能通過多模態(tài)整合激活相應(yīng)腦區(qū)，以實(shí)現(xiàn)更好的神經(jīng)功能重塑。通過此次的論述希望以探討雙重任務(wù)訓(xùn)練后雙重任務(wù)能力的神經(jīng)恢復(fù)機(jī)制，為雙重任務(wù)療法的推廣提供有效依據(jù)，為發(fā)展新療法增添神經(jīng)重塑循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。