功能性磁共振成象在針刺研究中的應(yīng)用進(jìn)展及所面臨的問(wèn)題

高大鵬,鄒 偉

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué),黑龍江哈爾濱 150040)

針灸作為中醫(yī)重要的組成部分,用于治療疾病已經(jīng)有二千余年的歷史,其臨床療效已逐漸被國(guó)際社會(huì)所公認(rèn)。世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦 43種疾病適用于針灸治療,但是一直以來(lái)針灸治療疾病的作用機(jī)制尚未研究清楚,這成了針灸推廣發(fā)展的主要障礙。因此,闡明針灸治療疾病的機(jī)理是目前針灸研究迫切需要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)等現(xiàn)代神經(jīng)影像技術(shù)的出現(xiàn)為我們研究人類大腦提供了一種全新的手段。這項(xiàng)技術(shù)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于針刺效應(yīng)與大腦關(guān)系的一系列研究中。現(xiàn)將功能性磁共振成象原理及其在針刺研究中的應(yīng)用進(jìn)展綜述如下。

1 功能性磁共振成象的基本原理

fMRI作為一種新的神經(jīng)影像學(xué)成像技術(shù)在過(guò)去的十幾年中已經(jīng)取得了飛速的發(fā)展。1990年 Ogawa[1]首次描述了大腦皮層微血管中血氧變化時(shí)會(huì)引起局部磁場(chǎng)均勻性發(fā)生變化的血氧水平依賴(Blood oxygenation level dependent,BLOD)效應(yīng) ,即 ：當(dāng)大腦受到刺激時(shí),相應(yīng)區(qū)域大腦皮層的血流量(region cerebral blood flow,rCBF)、血容積 (region cerebral blood volume,rCBV)及脫氧程度發(fā)生變化,從而導(dǎo)致該區(qū)域的磁化率發(fā)生改變。利用對(duì)磁化率敏感的快速高分辨梯度回波磁共振成像可以檢測(cè)并顯示這種變化的空間分布及動(dòng)態(tài)過(guò)程,建立刺激與響應(yīng)之間的聯(lián)系,這樣人體大腦思維活動(dòng)時(shí)發(fā)生的變化就可以使用 MRI表現(xiàn)出來(lái)。

2 功能性磁共振在針灸研究中的應(yīng)用進(jìn)展

2.1 針灸穴位對(duì)大腦特定功能區(qū)的影響

2.1.1 針刺對(duì)大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)區(qū)的影響 常時(shí)新等[2]在針刺肩髃、手三里、曲池、合谷穴治療偏癱患者時(shí),發(fā)現(xiàn)受試者對(duì)側(cè)的初級(jí)軀體感覺(jué)區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、運(yùn)動(dòng)前區(qū)等被激活。何揚(yáng)子等[3]觀察運(yùn)用陽(yáng)經(jīng)穴位為主治療缺血性卒中時(shí),發(fā)現(xiàn)針刺對(duì)缺血性中風(fēng)患者食指運(yùn)動(dòng)腦功能區(qū)有影響。患者對(duì)側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)、運(yùn)動(dòng)前區(qū)以及第一感覺(jué)區(qū)被激活。其他研究結(jié)果顯示簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的激活區(qū)主要位于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì),復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)區(qū)位于對(duì)側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮質(zhì),偶爾可出現(xiàn)于同側(cè)的相應(yīng)部位;而想象復(fù)雜運(yùn)動(dòng)主要激發(fā)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)及運(yùn)動(dòng)前皮質(zhì),但信號(hào)強(qiáng)度較低。同時(shí)該研究還表明慢速運(yùn)動(dòng)對(duì)激發(fā)的活動(dòng)強(qiáng)度也較低。大量 fMRI表明實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)右側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層可以被左側(cè)手指活動(dòng)激活。而左側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層可以被雙側(cè)手指激活。證實(shí)了人腦功能的不對(duì)稱性。

2.1.2 針刺對(duì)大腦語(yǔ)言區(qū)的影響 李潔巍等[4]對(duì)30名無(wú)語(yǔ)言障礙成年志愿者用 fMRI顯示聯(lián)合刺激通里和商丘兩穴位時(shí)腦皮質(zhì)功能區(qū)的激活情況。發(fā)現(xiàn)對(duì)照組激活了左側(cè)中央前回、左側(cè)中央后回、左側(cè)枕葉及右側(cè)枕葉。右側(cè)組激活了左側(cè)中央前回、左側(cè)中央后回、左側(cè)顳上回、左側(cè)緣上回、左側(cè)枕葉、左側(cè)額極區(qū)、右側(cè)枕葉、右側(cè)緣上回及扣帶回。左側(cè)組激活了左側(cè)中央后回、左側(cè)顳上回、左側(cè)枕葉、右側(cè)顳上回、右側(cè)枕葉、右側(cè)中央前回、右側(cè)中央后回、右側(cè)緣上回、右側(cè)額上回及扣帶回。證明了電刺激通里和商丘與語(yǔ)言皮質(zhì)功能區(qū)的激活具有相關(guān)性且其激活與肢體側(cè)別相交叉。

2.1.3 針刺對(duì)大腦視覺(jué)皮質(zhì)區(qū)的影響 鄧振生等[5]在對(duì) 11名年輕健康的志愿者針刺臨床上能夠治療眼疾的穴位時(shí)發(fā)現(xiàn)刺激膀胱經(jīng)上的有關(guān)穴位不僅引起大腦枕區(qū)的激活與抑制,而且也引起額葉、頂葉、顳葉、扣帶回和小腦的興奮。針刺光明穴也可以看到相似的活化圖案。這項(xiàng)研究結(jié)果為針灸穴位刺激導(dǎo)致相關(guān)的大腦區(qū)域的活化與去活化提供了進(jìn)一步的證據(jù)。

2.1.4 針刺對(duì)小腦皮質(zhì)的影響 劉華等[6]在對(duì) 37名健康志愿者針刺太沖、合谷時(shí)發(fā)現(xiàn)針刺這兩個(gè)穴位激活了小腦的不同區(qū)域：針刺太沖的激活了對(duì)側(cè)小腦前葉,同側(cè)小腦后葉下半月小葉;針刺合谷激活了對(duì)側(cè)小腦后葉下半月小葉及同側(cè)小腦后葉上半月小葉。兩穴位針刺均未引起小腦的去活化。證明了不同穴位引起的小腦激活區(qū)域的不同,提示小腦在針灸不同穴位作用機(jī)制中具有特異性;小腦后葉可能是不同穴位作用的共同神經(jīng)通路。

2.2 功能性磁共振在針灸鎮(zhèn)痛中的應(yīng)用

從現(xiàn)代研究結(jié)果來(lái)看,人們普遍推測(cè),針刺激發(fā)了人類復(fù)雜的本體感覺(jué),調(diào)控著對(duì)疼痛的知覺(jué)和認(rèn)知。針刺產(chǎn)生效應(yīng)的基礎(chǔ)可能與大腦和相關(guān)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)[7]。

吳氏等[8]在針刺鎮(zhèn)痛的研究中發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度針刺刺激可以激活下丘腦和伏核,但同時(shí)也抑制了扣帶回前部、杏仁核以及海馬回的活動(dòng)。與之相對(duì)的,低強(qiáng)度刺激可以激活輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、扣帶回前部以及額葉和頂葉皮質(zhì)。淺刺可以激活包括第一軀體感覺(jué)中樞、丘腦以及扣帶回前部。這些部位可能都參與針灸鎮(zhèn)痛的過(guò)程?；菔系萚9]在研究中發(fā)現(xiàn)針刺得氣之后會(huì)抑制伏核、下丘腦、杏仁核、海馬、海馬旁回、豆?fàn)詈恕⑽矤詈?、顳葉和島葉等區(qū)域的活動(dòng)。在隨后的研究中,他們發(fā)現(xiàn)心里與生理活動(dòng)對(duì)中樞系統(tǒng)也有一定的影響。當(dāng)受試者針刺后產(chǎn)生酸、麻、脹、重(即得氣)的感覺(jué)時(shí),額極、額葉眶面、扣帶回、下丘腦以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等區(qū)域的活動(dòng)受到抑制。而當(dāng)受試者針刺后產(chǎn)生疼痛的感覺(jué)時(shí),尾狀核、殼核、丘腦前核的活動(dòng)就被激活。當(dāng)受試者既感覺(jué)到酸、麻、脹、重,又受到疼痛的刺激時(shí),額極和基底節(jié)區(qū)將都被激活。這些發(fā)現(xiàn)提示了針刺感覺(jué)與疼痛在腦內(nèi)有著相同的通路卻產(chǎn)生相反的作用。作為這一假說(shuō)的輔助證據(jù),fMRI顯示電針刺激可以改變寒、痛刺激在腦內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)。

3 功能性磁共振成象在針刺研究中應(yīng)用所存在的問(wèn)題

3.1 有關(guān)去活化的問(wèn)題

Florian Beissner[10]等人在文章中指出近年來(lái),30%的有關(guān)功能性磁共振成象在針刺研究是通過(guò)針刺與視覺(jué)相關(guān)的穴位后,在 fMRI上顯示出枕葉部分皮質(zhì)受到去活化作用來(lái)作為其研究的結(jié)論。但是 fMRI能夠顯示皮質(zhì)功能受到去活化作用的研究是近期才首次被證實(shí)[11]。Florian Beissner等人從數(shù)學(xué)的角度分析,這種去活化作用是由刺激時(shí)間和血氧水平依賴(BOLD)信號(hào)的負(fù)相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的。他們認(rèn)為可能存在兩種解釋,與基礎(chǔ)狀態(tài)相比較而言,腦內(nèi)神經(jīng)元的活動(dòng)或被針刺激活而增強(qiáng),或被針刺去活化而減弱。

3.2 有關(guān)基礎(chǔ)狀態(tài)的問(wèn)題

大多數(shù) fMRI研究都是以受試者“閉眼”時(shí)腦功能活動(dòng)做為基礎(chǔ)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn),也就是讓受試者閉著眼睛什么都不去想。在有些實(shí)驗(yàn)當(dāng)中則要求受試者將注意力集中在針灸所帶來(lái)的刺激上。然而,這些受試者的注意力水平并沒(méi)有通過(guò)以上方法真正的受到控制。皮質(zhì)在基礎(chǔ)狀態(tài)下的活動(dòng)既沒(méi)被界定,也沒(méi)被限制[12]。研究發(fā)現(xiàn),受試者在安靜的狀態(tài)下,腦功能活動(dòng)并沒(méi)有停止。相反,當(dāng)受試者什么不做的時(shí)候,部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是被激活的[13]。Brandt[14]提出,在進(jìn)行視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的皮質(zhì)功能試驗(yàn)中,僅僅閉著眼睛是會(huì)引起腦部功能活動(dòng)進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的。

3.3 有關(guān)注意力控制的問(wèn)題

在基礎(chǔ)狀態(tài)下,受試者閉眼時(shí)的注意力是完全不受控制的。他們會(huì)將注意力集中在針灸所帶來(lái)的刺激上以及其他能感知到刺激。這種注意力的轉(zhuǎn)變能夠改變某些大腦皮質(zhì)的興奮或抑制的狀態(tài),例如視覺(jué)皮質(zhì)[15]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,當(dāng)受試者的注意力被吸引到針灸的刺激或者其它他們能感知到的事物上時(shí),腦內(nèi)的默認(rèn)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)(default mode network DMN)就會(huì)被激活,DMN的主要作用是抑制某些腦功能的活動(dòng)?？资系萚16]認(rèn)為在這種情況下獲得 fMRI變化的結(jié)果是來(lái)自注意力的改變而非針灸刺激本身。

綜上,fMRI為我們提供了一種可以無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)、活體的反應(yīng)針刺過(guò)程中人體功能變化方法,改變了既往對(duì)針刺機(jī)理的研究多局限于動(dòng)物或某一檢測(cè)指標(biāo),難以說(shuō)明人體的實(shí)際變化過(guò)程的窘境。fMRI結(jié)合了功能、影像和解剖 3方面的因素,能在活體人腦定位各功能區(qū),具有較高的時(shí)間和空間分辨率、整體性、無(wú)創(chuàng)傷性等優(yōu)點(diǎn),因而在針灸研究中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)應(yīng)用 fMRI技術(shù)進(jìn)行針刺研究對(duì)實(shí)驗(yàn)控制的要求極其嚴(yán)格,因?yàn)槭茉囌叩臓顟B(tài)和環(huán)境的影響是可以大大改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果的。如何有效的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)控制,是未來(lái)研究中需要解決的問(wèn)題。而且從目前實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,針刺穴位只是在某些中樞皮層得到興奮信號(hào),并沒(méi)有找到穴位相對(duì)應(yīng)的皮層區(qū)域。但是這種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)未來(lái)的科學(xué)研究以及探測(cè)針灸對(duì)腦皮層的反應(yīng)提供了一定的參考依據(jù),對(duì)研究針灸穴位與中樞神經(jīng)系統(tǒng)是否有相關(guān)性提供了有效的檢測(cè)工具,對(duì)中醫(yī)針灸學(xué)方面的研究提供可信賴的方法。

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