脊髓節(jié)間反射在康復(fù)治療中應(yīng)用的研究進(jìn)展

連潔，安丙辰，鄭潔皎

復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，上海200040

脊髓不同節(jié)段神經(jīng)元之間通過脊髓固有神經(jīng)元的突觸聯(lián)系協(xié)同完成的反射活動(dòng)稱為脊髓節(jié)間反射。脊髓節(jié)間反射屬于脊髓水平的反射，有賴于脊髓固有神經(jīng)元的參與，這些神經(jīng)元的軸突在外側(cè)索上行或下行，終止于相鄰節(jié)段的中間神經(jīng)元或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元[1，2，3]。脊髓節(jié)間反射可以表現(xiàn)為多種形式，如長(zhǎng)脊髓通路反射、搔扒反射、共同運(yùn)動(dòng)、聯(lián)合反應(yīng)等。在動(dòng)物研究中發(fā)現(xiàn)脊髓節(jié)間反射對(duì)姿勢(shì)維持和運(yùn)動(dòng)控制均具有重要作用，通過對(duì)節(jié)間反射的分析，使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以預(yù)測(cè)動(dòng)物足的運(yùn)動(dòng)[4]。因此，脊髓節(jié)間反射相關(guān)機(jī)制的研究將有助于運(yùn)動(dòng)治療、矯形器、機(jī)器人、功能性電刺激等康復(fù)治療方案的設(shè)計(jì)，可為多種康復(fù)治療技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)提供理論依據(jù)。目前，脊髓節(jié)間反射在康復(fù)治療中的應(yīng)用仍在探索階段，但相關(guān)運(yùn)動(dòng)形式已經(jīng)運(yùn)用到了腦卒中偏癱、脊髓損傷、呼吸系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)損傷等的康復(fù)治療中。本文就脊髓節(jié)間反射在康復(fù)治療中應(yīng)用的研究進(jìn)行綜述，以期為臨床康復(fù)治療提供新思路。

1 脊髓節(jié)間反射在腦卒中偏癱康復(fù)治療中的應(yīng)用

腦卒中是臨床最重要的致殘?jiān)蛑籟5]，偏癱是腦卒中后常見的功能障礙，嚴(yán)重影響患者日常生活活動(dòng)能力。因此，改善腦卒中偏癱患者的運(yùn)動(dòng)功能是康復(fù)醫(yī)學(xué)所面臨的重要問題。

腦卒中偏癱患者特有的聯(lián)合反應(yīng)、共同運(yùn)動(dòng)均與脊髓節(jié)間反射密切相關(guān)[1,2]。聯(lián)合反應(yīng)是指中樞神經(jīng)受損后，上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的調(diào)控作用減弱或消失，脊髓神經(jīng)元激活“泛化”，失去隨意控制所釋放的原始性姿勢(shì)反應(yīng)。共同運(yùn)動(dòng)是指偏癱患者失去上位中樞抑制作用的情況下，在試圖完成某項(xiàng)活動(dòng)時(shí)所引發(fā)的一種刻板的原始運(yùn)動(dòng)模式。共同運(yùn)動(dòng)與聯(lián)合反應(yīng)均是失去上位中樞抑制作用后脊髓原始反射的暴露，只是所涉及的脊髓節(jié)段不同，從而表現(xiàn)形式不同[6]。

脊髓節(jié)間反射是偏癱肢體共同運(yùn)動(dòng)和聯(lián)合反應(yīng)的重要機(jī)制。腦卒中患者股神經(jīng)的刺激可引起比目魚肌H 反射的早期易化和后期抑制。股四頭肌和比目魚肌之間的節(jié)間易化作用增強(qiáng)和抑制作用減弱，可能導(dǎo)致這些肌肉在功能任務(wù)中異常的協(xié)同活動(dòng)增加，從而可能會(huì)增加中風(fēng)后偏癱患者下肢出現(xiàn)的異常伸肌協(xié)同效應(yīng)[7]。在偏癱步態(tài)中，膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)伸肌的共同激活增加，與腦卒中患者股四頭肌和比目魚肌節(jié)間易化通路的改變有關(guān)，脊髓節(jié)間通路的異?？赡軐?dǎo)致腿部伸肌時(shí)間的異常[8]。深入探討偏癱患者脊髓節(jié)間通路的改變及其程度與運(yùn)動(dòng)障礙的關(guān)系，利用或抑制脊髓節(jié)間反射，打破異常的脊髓反射模式，將有助于探索偏癱肢體功能康復(fù)的新方法，提高臨床治療效果。

上肢的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可改善腦卒中偏癱患者的步行能力。脊髓動(dòng)物前后肢活動(dòng)常表現(xiàn)一定程度的協(xié)調(diào)性，這種協(xié)調(diào)性建立在脊髓各節(jié)段中間神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系上，常被稱為長(zhǎng)脊髓通路反射[1]。研究表明，頸、腰部神經(jīng)回路通過長(zhǎng)脊髓固有神經(jīng)元連接，控制反射的興奮性，促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)的偶合[9]。通過上肢手臂的訓(xùn)練，可以興奮頸腰部神經(jīng)回路，增加上下肢的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)[10]。在腦卒中患者，上肢有節(jié)奏性的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以改善患者的步行能力[11]，這提示將上肢的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練納入到下肢康復(fù)治療計(jì)劃中或許能產(chǎn)生一定的康復(fù)治療效果。另外有節(jié)奏的腿部運(yùn)動(dòng)也可以影響橈側(cè)腕屈肌H 反射[12]，提示我們下肢康復(fù)介入到上肢康復(fù)計(jì)劃中也具有一定意義，但尚需要更多研究。

四肢聯(lián)動(dòng)、功率自行車、MOTOmed 等智能運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練已經(jīng)廣泛應(yīng)用在偏癱的康復(fù)治療中。已有試驗(yàn)表明[13]，四肢聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練治療偏癱效果更為顯著。這突出了上下肢聯(lián)合訓(xùn)練在偏癱治療中的重要作用，但缺乏相關(guān)機(jī)制的探討，或許應(yīng)用長(zhǎng)脊髓通路反射可以解釋其中一部分原因。未來需要進(jìn)一步探討具體的節(jié)間通路在腦卒中偏癱患者不同功能障礙中所發(fā)揮的作用，利用脊髓節(jié)間反射調(diào)節(jié)多個(gè)脊髓節(jié)段上下通路之間的活性，改善腦卒中偏癱患者的肢體間協(xié)調(diào)，將會(huì)有助于偏癱患者運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)。

2 脊髓節(jié)間反射在脊髓損傷康復(fù)治療中的應(yīng)用

脊髓損傷后，手術(shù)干預(yù)、藥物治療、細(xì)胞移植等方法的療效均有限，許多研究者期望通過康復(fù)醫(yī)學(xué)工程讓患者恢復(fù)更多的日常生活活動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)最大程度的生活自理,盡早回歸社會(huì)[14]。近年來，硬膜外電刺激作為脊髓損傷后恢復(fù)肢體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的治療方法開始受到重視。硬膜外電刺激促進(jìn)脊髓損傷后肢體產(chǎn)生行走能力與脊髓固有神經(jīng)元及節(jié)間反射的激活有關(guān)[15]。脊髓損傷后，硬膜外電刺激應(yīng)用于腰椎脊髓，能夠協(xié)調(diào)站立、行走等運(yùn)動(dòng)。已有報(bào)道，當(dāng)硬膜外電刺激與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練結(jié)合，能使脊髓損傷后下肢感覺運(yùn)動(dòng)完全喪失的人實(shí)現(xiàn)踏步[16]。硬膜外電刺激作為一種神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)與康復(fù)鍛煉結(jié)合能夠激活脊髓網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)脊髓損傷后神經(jīng)功能的重組，為脊髓損傷的康復(fù)治療提供了一個(gè)新的途徑。另一方面，也有報(bào)道表明[10]無創(chuàng)經(jīng)皮脊髓電刺激應(yīng)用于頸椎節(jié)段可以顯著調(diào)節(jié)腰部神經(jīng)回路，有助于改善步行能力。將經(jīng)皮脊髓電刺激作為一種調(diào)節(jié)脊髓回路的方法，對(duì)神經(jīng)損傷后恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能具有一定意義。但是各種神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用于康復(fù)治療的具體策略還需要更多的臨床研究。

研究表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以重塑脊髓損傷后的脊髓運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)動(dòng)可以上調(diào)部分神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子為神經(jīng)元提供支持和保護(hù)作用，在脊髓損傷的情況下，上調(diào)的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子可能與脊髓反射的調(diào)節(jié)有關(guān)[17]。Shah 等[18]證明脊髓損傷的大鼠進(jìn)行四足跑步機(jī)訓(xùn)練比僅后肢跑步機(jī)訓(xùn)練激活更多的脊髓固有神經(jīng)元，能更大程度的促進(jìn)后肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。在人體，脊髓損傷患者的上肢和下肢之間的協(xié)調(diào)性通常會(huì)受損甚至消失，上下肢同時(shí)參與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以更好的調(diào)節(jié)腿部的脊髓反射。將正常的手臂擺動(dòng)納入運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練或日常生活中可增強(qiáng)投射到脊髓網(wǎng)絡(luò)的下行通路，從而調(diào)節(jié)腿部的運(yùn)動(dòng)[19]。以脊髓固有神經(jīng)元為治療靶點(diǎn)激活脊髓節(jié)間通路，調(diào)節(jié)腰椎脊髓網(wǎng)絡(luò)的興奮性，對(duì)實(shí)現(xiàn)脊髓損傷后的功能恢復(fù)具有重要意義。因此，對(duì)于脊髓損傷患者出現(xiàn)的下肢運(yùn)動(dòng)障礙，可以將上肢的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練加入到康復(fù)治療計(jì)劃中，而不是僅僅針對(duì)腿部的康復(fù)治療。

屈肌反射是一種傷害性刺激引起的四肢屈肌收縮的活動(dòng)，Sandrini 等[20]認(rèn)為屈肌反射是一種多突觸和多節(jié)段性脊髓反射，皮膚傷害感受傳入的興奮可以激活脊髓中間神經(jīng)元間的通路，從而激發(fā)屈肌并抑制伸肌，構(gòu)成了一種防止肢體受損的保護(hù)機(jī)制。脊髓損傷后，足底皮膚傳入對(duì)屈肌反射的調(diào)節(jié)作用與神經(jīng)完整者不同。這和足底皮膚傳入信號(hào)與多個(gè)脊髓節(jié)段間的脊髓中間神經(jīng)元回路相互作用有關(guān)，并可能促進(jìn)運(yùn)動(dòng)的恢復(fù)[21]。另外,在搔扒反射中，刺激動(dòng)物腰背部皮膚可引起后爪的一陣規(guī)律動(dòng)作[3]，均提示我們利用感覺運(yùn)動(dòng)機(jī)制調(diào)節(jié)不同節(jié)段和節(jié)段間脊髓水平的脊髓通路的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元活性，有助于恢復(fù)脊髓損傷患者的運(yùn)動(dòng)功能。如何利用感覺刺激促進(jìn)脊髓損傷患者運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)還需要在臨床實(shí)踐中找出有更有效的方式。

除了脊髓損傷，脊髓節(jié)間反射也應(yīng)用于其他脊柱疾病的康復(fù)中。Kang 等[22]發(fā)現(xiàn)了腰椎節(jié)間反射通路的電生理證據(jù)，認(rèn)為相鄰腰椎之間的反射通路有助于運(yùn)動(dòng)中的協(xié)調(diào)。來自內(nèi)側(cè)椎旁組織的感覺刺激能反射性地改變鄰近腰椎節(jié)段的傳出活動(dòng)，可能導(dǎo)致與慢性腰背痛和腰肌痙攣有關(guān)的生物力學(xué)變化。未來可以研究腰椎節(jié)間反射的具體路徑，了解其功能，有助于指導(dǎo)脊柱損傷及相關(guān)疾病的康復(fù)治療，并探索出更多腰椎疾病的康復(fù)治療方法。

3 脊髓節(jié)間反射在呼吸康復(fù)治療中的應(yīng)用

脊髓節(jié)間反射在呼吸運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮著重要作用，頸脊髓損傷后，脊髓節(jié)間反射有助于協(xié)調(diào)呼吸肌的活動(dòng)。由于脊髓固有神經(jīng)元具有傳遞和處理感覺信息、協(xié)調(diào)呼吸運(yùn)動(dòng)的功能，可以通過刺激肢體肌肉的感覺傳入輸入與脊髓水平的呼吸運(yùn)動(dòng)神經(jīng)回路之間的特定連接來調(diào)節(jié)通氣[23,24]。另一方面，脊髓內(nèi)有連接運(yùn)動(dòng)和呼吸回路的節(jié)間相互作用，當(dāng)頸髓被橫斷時(shí)，癱瘓的膈肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元可以被腰椎回路驅(qū)動(dòng)[24,25]。因此，在進(jìn)行呼吸康復(fù)時(shí)，不應(yīng)該忽視四肢的刺激和運(yùn)動(dòng)，通過反復(fù)的刺激和運(yùn)動(dòng)可以激活更多肌肉，有利于呼吸功能的改善。目前，基于重復(fù)進(jìn)行肢體刺激和運(yùn)動(dòng)的康復(fù)治療方法在改善呼吸功能方面越來越受到認(rèn)可，但是，對(duì)于人體最有效的肌肉選擇以及刺激方式等，尚需要更多研究以明確最優(yōu)化的康復(fù)治療方案。

脊髓節(jié)間發(fā)射不僅在激活時(shí)可以改善呼吸運(yùn)動(dòng)，抑制性的節(jié)間反射在呼吸功能中同樣起到重要作用。McBain等[26]證明了在有臨床完全病變的頸脊髓損傷患者中，吸氣肌對(duì)氣道阻塞反應(yīng)的短潛伏期抑制通常是不存在的，完整的脊髓在反射抑制的發(fā)生中起著關(guān)鍵作用，這可能需要涉及到多個(gè)吸氣運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元池的完整的節(jié)段間網(wǎng)絡(luò)的輸入。這種抑制性反射的缺乏可能會(huì)增加頸脊髓損傷患者誤吸的風(fēng)險(xiǎn)。隨后，他們證明人類吸氣運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元池存在節(jié)間抑制性反射，稱為肋間-斜角肌反射。由于反射需要完整的脊髓連接，使之可能成為一個(gè)恢復(fù)胸或頸脊髓損傷的重要標(biāo)志。肋間-斜角肌反射聯(lián)合常規(guī)感覺檢查可監(jiān)測(cè)損傷后跨損傷部位節(jié)段間神經(jīng)連接的進(jìn)行性變化或治療所產(chǎn)生的變化[27]。今后，或許可以利用這種節(jié)間抑制性反射減少頸脊髓損傷患者及腦卒中患者的誤吸并進(jìn)行胸或頸脊髓損傷治療的康復(fù)評(píng)定，進(jìn)一步擴(kuò)寬臨床康復(fù)治療及評(píng)定的方法，但其中機(jī)制需進(jìn)一步明確。

4 脊髓節(jié)間反射在泌尿生殖系統(tǒng)康復(fù)治療中的應(yīng)用

泌尿生殖系統(tǒng)部分功能的調(diào)節(jié)與脊髓節(jié)間反射有關(guān)。Vera 等[28]證明了大鼠與排尿有關(guān)的腰骶部節(jié)間反射通路。刺激陰部神經(jīng)，有一個(gè)上升的節(jié)段間脊髓回路，將感覺信息從陰部神經(jīng)傳遞到腰椎脊髓，這種上行脊髓通路可能介導(dǎo)女性生殖道中血管擴(kuò)張的脊髓反射激活[29]。Ertekin 等[30]通過研究正常對(duì)照組、脊髓損傷患者及早泄者的提睪反射和球海綿體反射，不僅為腰骶部節(jié)間反射路徑提供了證據(jù)，并且說明此途徑與男性射精過程存在關(guān)系，部分早泄患者腰骶部節(jié)間反射回路可能存在功能障礙。Hubscher 等[31]對(duì)脊髓損傷小鼠進(jìn)行跑步機(jī)訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)肢體的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練有助于尿路功能的康復(fù)，并認(rèn)為這與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以增強(qiáng)腰骶部反射回路的脊髓網(wǎng)絡(luò)興奮性有關(guān)。隨著脊髓節(jié)間反射及通路在泌尿生殖系統(tǒng)中應(yīng)用的研究增多，或許可以開發(fā)出從腰椎脊髓或肢體入手的康復(fù)治療方法，將有助于在保護(hù)患者隱私的情況下進(jìn)行更有效康復(fù)治療。

5 總結(jié)與展望

脊髓節(jié)間反射與人體的功能協(xié)調(diào)密切相關(guān)，激活或抑制脊髓節(jié)間反射將有助于人體正常功能的康復(fù)。此外，脊髓節(jié)間反射是一個(gè)涉及兩個(gè)及以上脊髓節(jié)段的空間概念，將在空間上分離但功能相關(guān)的神經(jīng)元聯(lián)系起來，執(zhí)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制，提示在康復(fù)治療中可以采用由遠(yuǎn)及近、由近及遠(yuǎn)等的跨區(qū)域治療，這為局部癱瘓、制動(dòng)等原因所致不能進(jìn)行局部治療的情況提供一個(gè)很好的治療選擇。隨著研究的不斷深入，相信利用脊髓節(jié)間反射通路進(jìn)行的康復(fù)治療方案將會(huì)進(jìn)一步拓展臨床康復(fù)治療思路。