健康志愿者針刺光明穴后視覺皮層神經(jīng)元活動觀察

曹丹娜，李曉陵，王豐，李冰昕，陳紅梅，孫夢娟

1 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，哈爾濱150040；2 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)研究生院

光明穴為足少陽膽經(jīng)絡(luò)穴，是臨床治療夜盲、近視、目痛、白內(nèi)障等目疾的常用腧穴，其功效被眾多臨床研究[1～3]證實(shí)，但針刺光明穴對視覺通路的影響罕見報(bào)道。功能連接(FC)是具有空間-時間關(guān)聯(lián)的血氧水平依賴信號，可用來反映局部腦區(qū)神經(jīng)元的活動[4]。本研究應(yīng)用靜息態(tài)功能磁共振成像(rs-fMRI)基于感興趣區(qū)(ROI)的FC值觀測方法，觀查健康志愿者針刺光明穴對FC值的影響，探討針刺腧穴對視覺通路信息傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 受試者 招募黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)健康大學(xué)生志愿者15名。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡21～28歲；②男性，右利手；③飲食健康，BMI在19～25之間，無不良嗜好；④無精神或神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史；⑤無MRI禁忌癥，無幽閉恐懼癥；⑥實(shí)驗(yàn)前兩周內(nèi)無藥物服用史和針灸治療史。本研究經(jīng)黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，受試者均被告知整個實(shí)驗(yàn)過程并簽署知情同意書。

1.2 光明穴針刺方法 患者視聽屏蔽后安靜平臥于掃描床上，由資深針灸師進(jìn)行針刺操作。選取右側(cè)光明穴，垂直直刺，深度為0.5～0.8寸，待受試者產(chǎn)生酸、麻、脹等得氣感后，施平補(bǔ)平瀉手法，捻轉(zhuǎn)角度180°±5°，頻率(60±15)次/min，捻針2 min后拔針。

1.3 rs-fMRI掃描及ROI的選取 采用非重復(fù)事件實(shí)驗(yàn)范式[5]，于針刺前8 min和針刺后8 min分別進(jìn)行rs-fMRI掃描。應(yīng)用飛利浦3.0T磁共振機(jī)和顱腦8通道線圈(SENSE-Head-8)，采用T1WI-3D-TFE-ref序列采集結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，采用EPI序列采集功能數(shù)據(jù)。采用基于MATLAB的DPABI軟件包對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括時間與頭動校正、圖像歸一化、回歸協(xié)變量、去線性漂移、濾波、平滑等。選取經(jīng)典視覺皮層PALS圖譜所劃分的20個視覺皮層模版作為ROI[6，7]，每側(cè)10個亞區(qū)，分別為V1區(qū)、V2區(qū)、V3D區(qū)、V3A區(qū)、V7區(qū)、LO區(qū)、MT區(qū)、VP區(qū)、V4區(qū)、V8區(qū)。其中V1區(qū)、V2區(qū)屬于初級視覺皮層，中高級視覺皮層中V3D區(qū)、V3A區(qū)、V7區(qū)、LO區(qū)、MT區(qū)屬于背側(cè)視覺通路，VP區(qū)、V4區(qū)、V8區(qū)屬于腹側(cè)視覺通路[8]。

1.4 FC值測量方法與數(shù)據(jù)分析 FC值代表由神經(jīng)元和突觸活動產(chǎn)生的自發(fā)低頻震蕩信號在相關(guān)兩個腦區(qū)間的同步性[9]，其強(qiáng)弱變化程度以T值表示。提取每個ROI中所有體素的時間序列，獲得平均值并得到參考時間序列，計(jì)算兩個ROI中體素時間序列的皮爾遜線性相關(guān)系數(shù)，構(gòu)建ROI相關(guān)矩陣并獲得FC值的變化情況，使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖軟件SPM12對針刺前后ROI間的FC值進(jìn)行分析獲得T值。設(shè)定體素水平閾值P=0.001、cluster水平P<0.05(FWEc校正)。

2 結(jié)果

針刺右側(cè)光明穴后，腹側(cè)視覺通路視覺皮層間FC值顯著降低的連接為左側(cè)VP區(qū)與左側(cè)V8區(qū)(T值為-3.18)、左側(cè)V4區(qū)與左側(cè)V8區(qū)(T值為-3.54)、左側(cè)V8區(qū)與右側(cè)V4區(qū)(T值為-3.81)、左側(cè)V8區(qū)與右側(cè)V8區(qū)(T值為-4.23)。

針刺右側(cè)光明穴后，背側(cè)通路視覺皮層間FC值顯著降低的連接為左側(cè)V3A區(qū)與左側(cè)MT區(qū)(T值為-3.22)、左側(cè)V3A區(qū)與右側(cè)LO區(qū)(T值為-2.98)、左側(cè)V3A區(qū)與右側(cè)MT區(qū)(T值為-3.13)、左側(cè)V3D區(qū)與左側(cè)LO區(qū)(T值為-3.28)、左側(cè)V3D區(qū)與左側(cè)MT區(qū)(T值為-4.11)、左側(cè)V3D區(qū)與右側(cè)V3D區(qū)(T值為-3.00)、左側(cè)V3D區(qū)與右側(cè)LO區(qū)(T值為-3.88)、左側(cè)V3D區(qū)與右側(cè)MT區(qū)(T值為-4.05)、左側(cè)MT區(qū)與右側(cè)V3D區(qū)(T值為-3.22)、右側(cè)V3D區(qū)與右側(cè)LO區(qū)(T值為-3.08)、右側(cè)V3D區(qū)與右側(cè)MT區(qū)(T值為-5.16)。

針刺右側(cè)光明穴后，背側(cè)通路與腹側(cè)通路視覺皮層間FC值顯著降低的連接為左側(cè)VP區(qū)與左側(cè)V3D區(qū)(T值為-4.32)、左側(cè)VP區(qū)與右側(cè)V3D區(qū)(T值為-2.96)、左側(cè)V4區(qū)與左側(cè)V3D區(qū)(T值為-3.64)、左側(cè)V4區(qū)與左側(cè)V3A區(qū)(T值為-2.98)、左側(cè)V4區(qū)與右側(cè)V3D區(qū)(T值為-3.02)、左側(cè)V8區(qū)與左側(cè)V3D區(qū)(T值為-4.36)、左側(cè)V8區(qū)與左側(cè)V3A區(qū)(T值為-3.21)、左側(cè)V8區(qū)與左側(cè)LO區(qū)(T值為-4.09)、左側(cè)V8區(qū)與左側(cè)MT區(qū)(T值為-3.03)、左側(cè)V8區(qū)與右側(cè)V3D區(qū)(T值為-3.52)、左側(cè)V8區(qū)與右側(cè)LO區(qū)(T值為-3.14)、左側(cè)V8區(qū)與右側(cè)MT區(qū)(T值為-4.11)、右側(cè)VP區(qū)與左側(cè)V3D區(qū)(T值為-3.52)、右側(cè)V4區(qū)與左側(cè)V3D區(qū)(T值為-3.55)、右側(cè)V4區(qū)與左側(cè)LO區(qū)(T值為-2.98)、右側(cè)V4區(qū)與右側(cè)V3D區(qū)(T值為-2.91)。

3 討論

視覺是人類最重要的信息來源，通過初級視覺皮層V1區(qū)的投射，經(jīng)背側(cè)視覺通路和腹側(cè)視覺通路傳入大腦皮質(zhì)[10]，這是有意識地選擇處理基于目標(biāo)和特征的視覺過程，與空間和運(yùn)動相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，針刺光明穴后以各級視覺皮層為ROI的FC值呈顯著性降低表現(xiàn)，這表明針刺光明穴增強(qiáng)了ROI的神經(jīng)元活動，抑制了無關(guān)刺激的神經(jīng)元活動，使相應(yīng)FC值降低。由于視覺各皮層區(qū)可通過前饋、反饋、水平等類型的纖維發(fā)生和投射，使左右視覺皮層間具有雙向聯(lián)系[11]，因此本研究中針刺右側(cè)光明穴所致的神經(jīng)元活動的改變，雖然以左側(cè)視覺皮層的改變?yōu)橹?，但對對?cè)視覺皮層也有相應(yīng)影響。

腹側(cè)視覺通路是指初級視皮質(zhì)的視覺信號沿視覺皮層腹側(cè)部分(VP區(qū)、V4區(qū)、V8區(qū))進(jìn)入顳下區(qū)的通路，是處理形狀和顏色信息的通路，信息復(fù)雜程度沿視覺通路逐級增加，具有層級結(jié)構(gòu)，可使來自初級視皮質(zhì)的信息向更高一級的功能區(qū)傳遞[12]。VP區(qū)神經(jīng)元具有高對比度選擇性，V4區(qū)負(fù)責(zé)色塊提取有關(guān)的中級視覺信息處理[13，14]，V8區(qū)和顳下區(qū)一起負(fù)責(zé)形成對物體整體感知的高級視覺信息處理[15]。本研究結(jié)果中，V4與V8區(qū)、V8與VP區(qū)、雙側(cè)V8區(qū)間FC值呈顯著性減弱，提示針刺光明穴后在腹側(cè)視覺通路中主要影響了高級視覺皮層V8區(qū)，進(jìn)而通過皮層間的投射與反饋，對物體色域、對比度等其它中高級視覺信息處理產(chǎn)生影響。

背側(cè)視覺通路是指視覺信號沿視覺皮層背側(cè)部分(V3區(qū)、V7區(qū)、MT區(qū)、LO區(qū))到達(dá)后頂葉皮層的通路，是負(fù)責(zé)空間位置知覺的通路，同腹側(cè)視覺通路一樣具有處理視覺信息的層級結(jié)構(gòu)[16]。V3區(qū)有V3A與V3D兩個亞區(qū)，在層級結(jié)構(gòu)上V3的亞區(qū)V3A比V3D區(qū)具有更強(qiáng)的運(yùn)動選擇性，且雙側(cè)V3區(qū)間具有神經(jīng)纖維水平投射。V3區(qū)將空間視覺信息在初級視覺皮層V1、V2區(qū)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行整合，其神經(jīng)元具有方向和高對比度選擇性，可分析處理運(yùn)動有關(guān)的中級視覺信息。中顳葉聯(lián)合皮層MT區(qū)主要負(fù)責(zé)處理物體運(yùn)動方向等高級視覺信息處理[17，18]，后頂葉皮層LO區(qū)負(fù)責(zé)對空間的整體認(rèn)知[19]。我們在研究中發(fā)現(xiàn)，針刺光明穴后主要影響了中級視覺皮層V3區(qū)與MT、LO間的功能連接，表明針刺信號在背側(cè)視覺通路以V3區(qū)為節(jié)點(diǎn)，通過各皮層間視覺信息的反饋傳遞，進(jìn)而對運(yùn)動刺激和空間認(rèn)知的高級視覺皮層產(chǎn)生影響。

對背側(cè)視覺通路和腹側(cè)視覺通路的研究[20～22]發(fā)現(xiàn)，這兩條通路雖然在解剖學(xué)上是分離的，但其會根據(jù)刺激特性及任務(wù)需求將不同的視覺信號傳輸?shù)教囟▍^(qū)域。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)針刺光明穴后V3A區(qū)與V8區(qū)、V3D區(qū)與VP區(qū)、V3D區(qū)與V4區(qū)等皮層的FC值發(fā)生改變，證實(shí)了背側(cè)視覺通路-腹側(cè)通路間信息傳輸通路的存在，且中樞位于視覺皮層V3區(qū)。腹側(cè)視覺通路與背側(cè)視覺通路的視覺信息不僅在層級間通過前饋的方式逐級上傳，還可通過反饋的方式實(shí)現(xiàn)整體感知對局部特征的調(diào)控[23，24]。本研究結(jié)果顯示，V8區(qū)與MT區(qū)、V4區(qū)與LO區(qū)等皮層間FC值的改變，間接證實(shí)了這種視覺信息反饋方式的存在。

綜上所述，針刺健康受試者光明穴可直接對背側(cè)視覺通路V3區(qū)和腹側(cè)視覺通路V8區(qū)的神經(jīng)元活動產(chǎn)生影響，進(jìn)而對視覺信息的傳導(dǎo)進(jìn)行調(diào)控，且背側(cè)視覺通路-腹側(cè)視覺通路間信息傳輸?shù)闹袠袨閂3區(qū)。但是這與病理狀態(tài)下針刺光明穴的腦效應(yīng)是否具有相關(guān)性和一致性，還需進(jìn)一步的臨床研究予以證實(shí)。