運動功能障礙是中風患者的常見后遺癥并經(jīng)常導致殘疾的發(fā)生。目前對于運動功能的評定主要采用量表評價，主觀性較強且缺乏在“運動控制”方面的準確描述。

動態(tài)腦轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)（DBTN）分析是一種兼具時間和空間分辨率的特異性方法，整合 EEG 和 fNIRS/fMRI 數(shù)據(jù)重建高度特定的皮層活動模式以重現(xiàn)刺激反應(yīng)下常規(guī)和條件特異性大腦網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。腦功能性控制分析是一種基于控制理論的腦網(wǎng)絡(luò)分析方法，用于描述了某些腦區(qū)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)為另一種狀態(tài)下調(diào)整腦行為變化的能力，即腦區(qū)的模態(tài)可控性（modal controllability）。

2022年6月，中南大學湘雅三醫(yī)院康復醫(yī)學科李旭紅團隊發(fā)表文章，使用聯(lián)用腦電圖（EEG）和功能性近紅外光譜技術(shù)（fNIRS）的動態(tài)腦轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)分析和腦功能性控制分析方法以對中風引起的“運動控制”缺失進行準確的解釋和評估，此項研究Functional Brain Controllability Alterations in Stroke發(fā)表在Front Bioeng Biotechnol（IF：6.064）雜志。

文獻簡介

? 1. 方法

研究對象來自廣東省工傷康復醫(yī)院的卒中偏癱患者16名和健康被試11名，所有被試均為右利手，該研究經(jīng)廣東省工傷康復中心（AF/SC-07/2016.30）倫理委員會批準，并由被試簽署書面知情同意書。

納入標準：①中風后1-6月患者；②年齡18-70歲；③聽理解無障礙且簡易精神診斷量表（MMSE）＞27；排除標準：①在溝通或注意力方面的缺陷且不能完成實驗；②MRI禁忌癥；③同時患有其他會嚴重影響上肢功能的疾病。

中風組被試需接受4周傳統(tǒng)康復治療，所有被試須在治療前（baseline）和治療后（post）進行上肢運動功能評估（FM-UL, 66分以上正常）和EEG-fNIRS測量。最終完成試驗為6人。

抓握任務(wù)（ME）：共計40個隨機試次，包含左手抓握和右手抓握各20次，每個試次抓握8s，間歇17s，要求被試盡全力抓握但不引起身體的震顫。有研究表明抓握任務(wù)相較傳統(tǒng)對指任務(wù)能引起更強烈的皮質(zhì)活動且。

圖1：|實驗設(shè)計。(A)本研究中使用的實驗性運動執(zhí)行任務(wù)?！癕E”代表運動執(zhí)行。(B)腦電圖和fNIRS通道位置。數(shù)據(jù)采集：采用EEG和fNIRS同時記錄范式采集腦電信號和血氧信號。探頭布局如圖所示，使用32導主動電極腦電設(shè)備（Brain Products, Germany），采樣率500Hz；近紅外腦功能成像設(shè)備（NIRScout，16*16），采樣率3.91Hz，設(shè)備均來自深圳市瀚翔生物醫(yī)療電子股份有限公司。

? 2. 結(jié)果

1.腦網(wǎng)絡(luò)和運動腦區(qū)域的可控性

如下圖所示，計算M1、PMC和SMA三個關(guān)鍵運動區(qū)域的模態(tài)可控性，并進行統(tǒng)計比較發(fā)現(xiàn)，健康受試者中SMA的模態(tài)可控性顯著高于卒中患者中SMA的模態(tài)可控性（p=0.02，F(xiàn)DR校正）；健康受試者的PMC的模態(tài)可控性在多次校正前顯著大于中風患者（p < 0.05，未校正），但在多次校正后不顯著（p=0.06，F(xiàn)DR校正）；卒中患者和健康受試者之間M1的模態(tài)可控性沒有顯著差異（p=0.46，fdr校正）。計算兩組間執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)（ECN）的模態(tài)可控性，并進行統(tǒng)計學比較發(fā)現(xiàn)，健康受試者ECN的模態(tài)可控性顯著大于卒中患者ECN的模態(tài)可控性（p = 0.03）。

圖2 | (A)腦卒中患者與健康受試者M1、PMC和SMA的模態(tài)可控性比較。(B)腦卒中患者與健康受試者在執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)（ECN）中的模態(tài)可控性的比較。星號表示經(jīng)過多重比較校正后的顯著性差異（p < 0.05）。

2.  基線控制性與臨床評分之間的相關(guān)性

采用線性回歸模型計算z評分的基線模態(tài)可控性和FM-UL評分，并進行相關(guān)分析。如下圖所示，M1的基線模態(tài)可控性與基線FM-UL評分顯著相關(guān)（r = 0.58，p = 0.01）。FM-UL評分與PMC、SMA、ECN的模態(tài)可控性之間無顯著相關(guān)性。為了識別預測腦卒中患者恢復率的生物標志物，我們計算了干預前和干預后記錄中模態(tài)可控性的變化和FM-UL評分的變化，并采用線性回歸模態(tài)進行相關(guān)性。在圖3B中，結(jié)果顯示基于6例腦卒中患者的數(shù)據(jù)，模態(tài)可控性的變化與FM-UL評分的變化之間沒有顯著的相關(guān)性。

圖3 | (A)在M1、PMC、SMA和ECN中，基線FM-UL評分與基線模態(tài)可控性之間的關(guān)系。(B)6例腦卒中患者干預前、干預后FM-UL評分變化與模態(tài)可控性變化的關(guān)系。

? 3. 結(jié)論概述

本研究首次通過使用高時空間分辨率源成像方法和模態(tài)可控性方法評價中風患者的運動控制缺失，研究發(fā)現(xiàn)腦卒中患者的SMA和ECN的模態(tài)可控性明顯低于健康受試者。同時，M1的基線模態(tài)可控性與卒中患者的基線臨床評分顯著相關(guān)。該研究首次采用基于無創(chuàng)、便攜式、低成本的神經(jīng)成像模式的腦網(wǎng)絡(luò)可控性分析和高時空間分辨率的fNIRS-EEG源定位方法的聯(lián)合應(yīng)用分析，該方法可能為更好地理解不同神經(jīng)或精神疾病的認知控制或運動控制障礙提供一個新的視角并為神經(jīng)調(diào)節(jié)策略的發(fā)展提供新的方向。

參考文獻：Li X, Fang F, Li R, Zhang Y. Functional Brain Controllability Alterations in Stroke. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:925970. Published 2022 Jun 27. doi:10.3389/fbioe.2022.925970