執(zhí)行功能對腦卒中后運動恢復的影響及其機制研究進展①

鄒淑怡，溫紅梅

·綜述·

執(zhí)行功能對腦卒中后運動恢復的影響及其機制研究進展①

鄒淑怡，溫紅梅

執(zhí)行功能是大腦的高級認知功能之一，腦卒中患者執(zhí)行功能障礙的發(fā)生率較高。執(zhí)行功能障礙是影響腦卒中后運動功能恢復的重要因素之一，可能涉及運動學習、姿勢控制等。執(zhí)行功能訓練可以促進腦卒中患者運動功能的恢復，其機制與涉及多個腦區(qū)的腦功能網(wǎng)絡有關(guān)。

腦卒中；執(zhí)行功能；運動功能；腦功能網(wǎng)絡；綜述

［本文著錄格式］鄒淑怡，溫紅梅.執(zhí)行功能對腦卒中后運動恢復的影響及其機制研究進展［J］.中國康復理論與實踐，2016，22（9）:1024-1027.

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我國每年新發(fā)腦卒中患者約200萬～250萬。腦卒中具有發(fā)病率、致殘率、死亡率、復發(fā)率高的特點，已成為中國人的主要致殘病因［1］。腦卒中后，大多數(shù)患者遺留不同類型及程度功能障礙，包括運動、認知、吞咽功能障礙等［2］。其中運動功能障礙最為常見，約85%存活患者存在偏癱［3］。運動功能的恢復是患者及其家屬最為關(guān)注的問題之一。盡管人們不斷探索新的康復訓練方法，運動功能恢復的效果仍不盡如人意［4］，在發(fā)病后半年，仍有30%～66%患者未恢復上肢功能［5］。腦卒中后運動功能的恢復除與患者的年齡、病程、病變部位、病灶大小、康復介入時機等因素相關(guān)外，認知功能障礙，特別是執(zhí)行功能障礙也是影響運動功能恢復的重要原因［6］。Cirstea等研究顯示，腦卒中患者上肢運動功能恢復的效果除與損傷嚴重程度有關(guān)外，還依賴于記憶和認知靈活性［7］。

1　執(zhí)行功能和執(zhí)行功能障礙

1.1執(zhí)行功能

執(zhí)行功能是大腦最高級的認知活動，是控制、整合、組織和維持其他認知能力，以實現(xiàn)特定目標的高級認知過程［8］。工作記憶（workingmemory）、抑制性控制（inhibitory control）、定勢轉(zhuǎn)換（set shifting）以及流暢性（fluency）為執(zhí)行功能的四大要素，四者相互聯(lián)系［9］。工作記憶是一種對信息進行暫時加工和貯存的容量有限的記憶系統(tǒng)，是執(zhí)行功能的基礎［10］；抑制性控制是關(guān)于人有意識地對優(yōu)勢的、自動的、具有支配性的反應的抑制，是執(zhí)行功能的核心成分［11］；定勢轉(zhuǎn)換是指在注意和反應準備過程中從一個刺激-反應定勢規(guī)則向另一個規(guī)則靈活轉(zhuǎn)換的控制過程［9］；流暢性是指在限定時間內(nèi)盡可能多地列舉出某些限制條件下相關(guān)事物的數(shù)量的能力［9］。

1.2執(zhí)行功能障礙

腦卒中患者執(zhí)行功能障礙發(fā)生率較高，急性期發(fā)生率約為18.5%～75%［12］，亞急性期約為39.5%～64.4%［13］，慢性期約為30.7%～66%［14］。執(zhí)行功能障礙表現(xiàn)為難以或不能抽象思維、做出計劃、啟動一項活動、進行創(chuàng)新性的工作、根據(jù)規(guī)則進行自我調(diào)整、對多件事情進行統(tǒng)籌安排、自我監(jiān)測等，在排除不相關(guān)任務的干擾和保持注意的能力受限，動力低下等［15］。概括而言，執(zhí)行功能障礙的患者不能很好控制自己的思想、情感和行為。

2　執(zhí)行功能與運動功能的關(guān)系

執(zhí)行功能可以預測腦卒中患者運動障礙的恢復效果。Liu-Ambrose等對63例病程超過1年的社區(qū)中老年腦卒中患者進行橫斷面研究，結(jié)果提示，在校正年齡、患側(cè)股四頭肌肌力和運動水平后，認知靈活性是平衡能力和運動功能的獨立相關(guān)因素［16］。Mullick等對認知功能與上肢運動功能恢復的關(guān)系進行Meta分析，結(jié)果提示，認知功能與上肢運動功能的整體恢復中度相關(guān)（r=0.43）；單獨的Meta分析顯示，執(zhí)行功能與上肢運動功能的恢復中度相關(guān)（r=0.48），注意力與運動功能恢復弱相關(guān)（r=0.25），而記憶力與運動功能的恢復無關(guān)［17］。與認知功能其他成分（如注意力、記憶力）相比，執(zhí)行功能障礙對運動功能的影響更為明顯［18］。在發(fā)病年齡、病程、病變部位、病變體積等影響因素一致的情況下，執(zhí)行功能越好的患者，其運動功能恢復也越好；且腦卒中后運動障礙越嚴重，執(zhí)行功能與運動功能的相關(guān)性越強［17-18］。對腦卒中患者執(zhí)行功能障礙進行干預不容忽視。

腦卒中2周內(nèi)的執(zhí)行功能障礙是卒中后功能恢復不良的最強獨立認知預測指標［19］。P?hlman等對74例病程38 d內(nèi)的腦卒中患者進行隨訪，發(fā)現(xiàn)腦卒中1年后運動功能恢復不良與總體認知功能、執(zhí)行功能和視覺記憶能力下降有關(guān)；且執(zhí)行功能障礙者在1年后運動功能恢復不良的風險是執(zhí)行功能正常者的4倍［6］。Hayes等對20例腦卒中患者進行橫斷面研究，發(fā)現(xiàn)患者執(zhí)行功能障礙越嚴重，其復雜步行測試（complex 10metre gait tests）的結(jié)果越差［20］。究其原因，執(zhí)行功能在啟動、計劃和執(zhí)行所有活動時起核心作用，包括身體功能活動，即執(zhí)行功能參與運動調(diào)控過程。

腦卒中偏癱患者需要重新進行運動學習，如學習正常的運動模式，如何保持自身平衡。運動學習的過程要求個體具有一定水平的執(zhí)行能力，包括選擇、整合、組織、理解推理和計劃目標等。學習一種新的運動方式，尤其是復雜的運動方式，對個體的執(zhí)行能力有較高要求［20］。與年齡匹配的健康人相比，執(zhí)行功能障礙者在完成姿勢控制等任務時需要更集中注意力［21］；而執(zhí)行功能障礙者的注意力、工作記憶、理解和學習能力均受損，對治療師的指導易出現(xiàn)理解偏差和遺忘指導內(nèi)容［22］，這是導致運動功能恢復難度增大的又一個重要原因。同時，執(zhí)行功能障礙者難以開始一項活動、不能將已學會的方法推廣到其他任務中去，因此，執(zhí)行功能障礙者難以將已學到的知識內(nèi)化并持續(xù)努力地參與康復治療，這也導致其運動功能恢復緩慢。

平衡能力對于日常生活的轉(zhuǎn)移和步行十分重要［23］，保持平衡是腦卒中偏癱患者進行運動訓練的重要目標。執(zhí)行功能障礙者判斷推理能力下降，持續(xù)注意力和分散注意力受損，難以抑制不正確的沖動行為（如放棄訓練），思維固執(zhí)，難以持續(xù)將注意力集中在控制自身姿勢和步態(tài)上，尤其在進行雙任務時（如邊走路邊說話）［24］。Hayes等對100例病程4 d至半年的中老年腦卒中患者進行前瞻性研究，發(fā)現(xiàn)與執(zhí)行功能正常的腦卒中患者相比，存在執(zhí)行功能障礙的患者平衡能力往往較差，更容易跌倒［25］。除了發(fā)病年齡、受教育時間、卒中嚴重程度和病程影響患者的平衡能力之外，執(zhí)行功能障礙與腦卒中后的平衡功能獨立相關(guān)。

3　執(zhí)行功能訓練與腦卒中患者運動功能改善的相關(guān)性

鑒于腦卒中后出現(xiàn)的執(zhí)行功能障礙可阻礙運動功能的恢復，而早期開展執(zhí)行功能干預訓練可延緩執(zhí)行功能障礙的發(fā)展［26-27］，推測執(zhí)行功能訓練在改善執(zhí)行功能的同時，也可改善運動功能。

已有多個研究顯示，認知功能訓練可以促進腦卒中患者運動功能的恢復，但執(zhí)行功能訓練促進腦卒中患者運動功能恢復的相關(guān)研究較少。葉祥明等對30例腦卒中患者進行與工作記憶相關(guān)的執(zhí)行功能訓練，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)訓練組相比，執(zhí)行功能治療組患者不僅在執(zhí)行功能測試中表現(xiàn)更好，而且在運動功能測試中進步也更明顯［28］。

有系統(tǒng)綜述表明，腦卒中患者的康復訓練積極性明顯影響其運動功能的康復效果［29］。執(zhí)行功能可預測腦卒中患者參與康復訓練的積極性［22］，執(zhí)行功能好的患者參與康復訓練的積極性越高。這提示執(zhí)行功能訓練可通過提高腦卒中患者參與運動功能康復訓練的積極性，促進運動功能的恢復。究其原因，執(zhí)行功能較好的患者自我監(jiān)控能力往往更強［30］，在缺乏外界監(jiān)督時，能長期堅持康復訓練。而參與運動訓練的時間與運動功能的進步正相關(guān)［31］。執(zhí)行功能好的患者可以高效應對現(xiàn)實生活中的困境，減少抑郁、焦慮等負性情緒，康復主動性更強［32-33］。

此外，執(zhí)行功能訓練還可通過豐富環(huán)境刺激，擴展患者活動空間并豐富其鍛煉方式，增加大腦皮層的傳入信息，進一步促進神經(jīng)功能恢復［34］。

4　執(zhí)行功能參與運動功能調(diào)控的可能神經(jīng)機制

大腦包括許多復雜神經(jīng)網(wǎng)絡，如中央執(zhí)行網(wǎng)絡（centralexecutive network，CEN）、默認狀態(tài)網(wǎng)絡（defaultmode network，DMN）等。采用功能性磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）、磁共振擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）、正電子發(fā)射掃描（positive emission tomography，PET）以及神經(jīng)解剖學等方法發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行功能網(wǎng)絡包括前額葉皮質(zhì)、額-頂葉通路、皮質(zhì)-紋狀體環(huán)路、額葉-邊緣系統(tǒng)、皮質(zhì)-小腦網(wǎng)絡等［34］。目前，執(zhí)行功能訓練如何影響運動功能恢復的機制并不十分明確，可能是執(zhí)行功能訓練促進了執(zhí)行功能與運動功能相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡連通性。

已有研究表明，額頂葉與運動功能的恢復密切相關(guān)。Inman等采用靜息態(tài)fMRI（resting state fMRI）進行研究，發(fā)現(xiàn)腦卒中患者由上至下的高水平運動導引系統(tǒng)和靜息態(tài)運動網(wǎng)絡之間的連接遭到破壞，尤其是上頂葉至主要運動皮層和運動輔助區(qū)的通路減少，額頂聯(lián)合區(qū)和主要運動區(qū)失去連接，而額頂聯(lián)合區(qū)被認為具有選擇準備和執(zhí)行運動的功能，提示影響運動控制的高水平的控制系統(tǒng)（如執(zhí)行能力）失去功能，可能對腦卒中后運動功能有顯著影響［35］。Wenderoth等采用任務態(tài)fMRI發(fā)現(xiàn)，上頂葉和中央前回后部參與由軀體感覺刺激產(chǎn)生的運動，下頂葉和中央前回前部參與由視覺和軀體感覺共同刺激產(chǎn)生的運動；在目標導向的運動中，額-頂葉通路可整合不同的感覺形式，從而將注意力引向相關(guān)空間位置［36］。Andersen等認為，額葉和頂葉均參與運動系統(tǒng)的調(diào)控；額頂葉通路還可以影響運動意圖和計劃決定，引導運動軌跡和機體各個部位的協(xié)調(diào)［37］。在學習運動技能的過程中，背外側(cè)前額葉皮層和運動前區(qū)之間的有效連通性明顯增強［38］。James等采用靜息態(tài)fMRI分析腦區(qū)連通性，發(fā)現(xiàn)左背外側(cè)前額葉皮層、前扣帶回和左側(cè)運動前區(qū)與運動技能的獲取明顯相關(guān)［39］。

腦功能的神經(jīng)網(wǎng)絡連通性被破壞，機體的運動功能也會受到影響［40］。神經(jīng)網(wǎng)絡連通性的修復可提高運動功能的康復效果。因此，額頂葉通路與運動系統(tǒng)有著非常密切的關(guān)系。

Monchi等提出，正常成年人尾狀核和殼核的主要功能是計劃，與自發(fā)新動作前啟動相關(guān)［41］。人類大腦DTI研究發(fā)現(xiàn)，額葉皮層、尾狀核和殼核之間存在多條皮層紋狀體通路。該研究發(fā)現(xiàn)，尾狀核與前額葉皮層、中下顳回、額葉眼功能區(qū)、小腦和丘腦有連接，殼核與前額葉皮層、主要運動皮層、主要軀體感覺皮層、輔助運動區(qū)、運動前區(qū)、小腦和丘腦形成網(wǎng)絡［42］。所以，額葉皮層還可能通過與尾狀核、殼核的連接影響運動功能的恢復。

Stoodley等應用fMRI研究發(fā)現(xiàn)，小腦參與執(zhí)行功能，在進行漢諾塔測試、隨機數(shù)字產(chǎn)生測試及威斯康星卡片分類測試時，小腦小葉Ⅵ和小葉Ⅶ（Ⅶb和腳Ⅰ、Ⅱ）均能被激活［43］。還有學者采用fMRI發(fā)現(xiàn)，小腦可以通過皮質(zhì)-小腦網(wǎng)絡（cortico-cerebellar network）中的傳入神經(jīng)纖維和傳出神經(jīng)纖維，對執(zhí)行功能的工作記憶產(chǎn)生明顯影響，該網(wǎng)絡包括腹外側(cè)前額葉皮層、背外側(cè)前額葉皮層、頂葉皮質(zhì)和前扣帶回［44］。Tzvi等認為，小腦-紋狀體-皮質(zhì)網(wǎng)絡是動作序列學習（motor sequence learning，MSL）過程的重要組成部分［45］。以上文獻均提示，前額葉皮層與小腦有大量神經(jīng)纖維連接，執(zhí)行功能訓練可能通過加強前額葉皮質(zhì)-小腦網(wǎng)絡的連通性，對運動功能的恢復產(chǎn)生促進作用。

此外，還有學者認為執(zhí)行功能訓練可能通過丘腦［46］、顳葉、紋狀體［45］等部位影響運動功能的恢復。

5　問題與展望

已有研究提示，腦卒中后執(zhí)行功能訓練可提高運動功能，但相關(guān)文獻報道不多。執(zhí)行功能訓練影響運動功能恢復的確切機制也尚不明確。通過采用fMRI、DTI等神經(jīng)影像技術(shù)，學者們認為執(zhí)行功能訓練可促進執(zhí)行功能網(wǎng)絡和運動功能網(wǎng)絡之間的神經(jīng)網(wǎng)絡連通性，主要涉及額葉、頂葉、尾狀核、殼核、小腦等部位，進而改善運動功能。仍需要開展大樣本、多中心、高質(zhì)量隨機對照試驗，進一步明確執(zhí)行功能訓練對運動功能影響的機制，為腦卒中后運動功能的康復提供新的思路和方法。

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Executive Function and Motor FunctionalRecovery in Stroke Patients:In fluence and Underlying Mechanism（review）

ZOU Shu-yi，WENHong-mei
Departement of Rehabilitation Medicine，The Third A ffilliated Hospital of Sun Yat-Sen University，Guangzhou，Guangdong 510630，China

WENHong-mei.E-mail:wenhm0625@126.com

Executive function is a superordinate cognitive function of the brain.Executive dysfunction post stroke playsa very important role in recovery ofmotor function，which is associated withmotor learning，postural control，etc.Executive function trainingmay promote the recovery ofmotor function.The potentialneurologicalmechanismincludes the cerebralnetwork involving a variety of areas.

stroke；executive function；motor function；brain functionalnetwork；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.09.008

R743.3

A

1006-9771（2016）09-1024-04

2016-03-02

2016-06-22）

1.國家自然科學基金項目（No.81101461；No.81472156）；2.中央高校基本科研業(yè)務費（No.12ykpy39）。

中山大學附屬第三醫(yī)院康復醫(yī)學科，廣東廣州市510630。作者簡介：鄒淑怡（1990-），女，漢族，廣東茂名市人，碩士研究生，主要研究方向：神經(jīng)康復。通訊作者：溫紅梅（1975-），女，漢族，河北衡水市人，博士，副主任醫(yī)師，碩士研究生導師，主要研究方向：神經(jīng)康復。E-mail:wenhm0625@126.com。