功能神經(jīng)外科在腦研究中的地位和價值的知識

　　功能神經(jīng)外科是采用手術(shù)的方法修正神經(jīng)系統(tǒng)功能的異常，主要針對特定的神經(jīng)根、神經(jīng)環(huán)路、神經(jīng)元群(腦核團)及腦網(wǎng)絡(luò)，旨在改變病理生理過程，重建神經(jīng)組織的正常功能。下面是yjbys小編為大家?guī)�來的關(guān)于功能神經(jīng)外科在腦研究中的地位和價值的知識。歡迎閱讀。

　　什么是功能神經(jīng)外科

　　功能神經(jīng)外科是采用手術(shù)的方法修正神經(jīng)系統(tǒng)功能的異常，主要針對特定的神經(jīng)根、神經(jīng)環(huán)路、神經(jīng)元群(腦核團)及腦網(wǎng)絡(luò)，旨在改變病理生理過程，重建神經(jīng)組織的正常功能。功能神經(jīng)外科是神經(jīng)外科重要的組成部分，也是發(fā)展最迅速、最有活力和最具前景的分支學(xué)科之一。文獻報道，神經(jīng)外科各個亞專業(yè)相比較，功能神經(jīng)外科和脊髓脊柱神經(jīng)外科呈上升趨勢，而近年來國內(nèi)功能神經(jīng)外科的普及和蓬勃發(fā)展也可以作為佐證。

　　來自美國麻省麥戈文腦研究所的報道顯示，目前全球每4個家庭中就有一個深受腦疾病的困擾，為此美國每年經(jīng)濟負擔高達5000億美元。我國作為人口大國，正在快速進入老齡化社會，帕金森病、癡呆等腦功能疾病總數(shù)高達9000萬，且呈快速增長趨勢。盡管人類對大腦的研究越來越深入，但目前多數(shù)腦功能疾病尚無根治或理想的治療方法。我們可以探索數(shù)光年外的宇宙，但對我們兩耳之間3磅重的大腦知之甚少。據(jù)此，美國和歐盟等相繼提出了“腦計劃”，旨在推動對人腦的深入研究。功能神經(jīng)外科是未來腦計劃的重要研究平臺，也是最終受益的學(xué)科，美國腦計劃首年預(yù)算l億美元中就有7 000萬用于功能神經(jīng)外科(神經(jīng)調(diào)控)的研究。

　　一、功能神經(jīng)外科的研究平臺

　　縱觀醫(yī)學(xué)發(fā)展的歷史，每當一種新技術(shù)或新方法的出現(xiàn)，必將推動某一領(lǐng)域或某一學(xué)科的快速發(fā)展。人類腦科學(xué)發(fā)展的歷史某種程度上就是方法學(xué)更迭的歷史。1873年，顯微鏡和高爾基染色的發(fā)明推動了人類對單神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和生理功能的認識，因其產(chǎn)生的“神經(jīng)元學(xué)說”，構(gòu)成了現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)(1888年)。1929年，單神經(jīng)元電信號記錄系統(tǒng)的發(fā)明使得研究大腦皮質(zhì)功能成為可能。然而，隨著70年代后新的關(guān)鍵研究方法的涌現(xiàn)，包括多通道電信號記錄、功能磁共振成像、雙光子顯微鏡等，“神經(jīng)元學(xué)說”的局限性逐漸凸顯，研究顯示腦的作用單元遠比我們想象的復(fù)雜�？偟膩碚f，現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)歷經(jīng)了一個多世紀的發(fā)展，強調(diào)單神經(jīng)元為功能基礎(chǔ)的“神經(jīng)元學(xué)說”逐漸沉寂，目前更強調(diào)哺乳動物大腦以多神經(jīng)元、神經(jīng)元群和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式運作，運行模式主要包括前饋網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)方式。

　　目前，腦科學(xué)的研究方法多種多樣，我們可以利用研究方法的兩種屬性對不同方法進行分類，即空間維度和因果關(guān)系屬性。

　　空間維度代表研究對象的層面，例如：基因芯片技術(shù)針對的是分子層面;細胞凋亡染色針對的是細胞層面;功能影像學(xué)針對的是腦區(qū)(神經(jīng)群)層面;而靜息態(tài)功能磁共振所針對的是腦網(wǎng)絡(luò)層面。

　　因果關(guān)系屬性是指研究方法本身揭示事物的本質(zhì)、展示其真實原理和機制的能力。因果關(guān)系屬性按照強弱分為3種：(1)弱因果關(guān)系的研究多為單純的觀察性研究，例如已有結(jié)構(gòu)影像研究提示，強迫癥患者眶額回皮質(zhì)體積較正常樣本縮小。然而，患者是否具有強迫癥和眶額回皮質(zhì)體積是否縮小，可能完全沒有因果關(guān)系，也可能受第3個獨立因素所影響。(2)中等因果關(guān)系的研究方法更加可靠，其主要為干預(yù)行為觀察腦的研究，例如任務(wù)態(tài)電生理研究，然而這樣的研究依然不能完全排除實驗過程中的全部干擾因素(例如心理變化和檢查者的因素等)。(3)強因果關(guān)系的研究方法十分可靠，可以提供可信的結(jié)論，干預(yù)腦觀察行為的研究正屬于此類。在功能神經(jīng)外科研究平臺上，通過腦深部電刺激術(shù)(deep brain stimulation，DBS)和癲癇患者皮質(zhì)電刺激的方法，可以進行高選擇性的干預(yù)局部腦區(qū)觀察行為的研究。相對于基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)內(nèi)科及其他神經(jīng)外科，功能神經(jīng)外科平臺上的研究方法空間維度最廣、因果關(guān)系最強。正因為功能神經(jīng)外科在未來腦科學(xué)研究中特殊的地位，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)專家組為腦計劃制定的7項基本目標中有3項均與功能神經(jīng)外科密切相關(guān)。

　　二、功能神經(jīng)外科平臺上腦科學(xué)研究的熱點

　　目前，可以應(yīng)用功能神經(jīng)外科研究平臺進行高空間維度的腦科學(xué)研究。在腦區(qū)層面，1930年Forster和Penfield就開始通過皮質(zhì)電刺激進行腦功能研究，時至今日，該研究仍然用于探索新的皮質(zhì)功能定位，例如近年發(fā)現(xiàn)的前扣帶回對應(yīng)特定的厭惡面容——“憲兵帽子征”。目前，利用癲癇患者埋藏立體腦電圖(stereoelectroencephalogram，SEEG)和硬膜下電極(subdural)仍然是探討腦功能、研究腦網(wǎng)絡(luò)最為直接和理想的手段。與以往不同，如今對腦區(qū)功能的研究越來越側(cè)重于高級認知功能。通過分析SubdurM高頻伽瑪頻段局部場電位，可以發(fā)現(xiàn)頂內(nèi)溝周圍皮質(zhì)與運算功能有關(guān)，而頂葉內(nèi)側(cè)及后扣帶回參與記憶的提取功能。通過研究DBS治療帕金森病患者發(fā)現(xiàn)，丘腦底核局部腦區(qū)存在功能亞分區(qū)：從背外側(cè)到腹內(nèi)側(cè)分為運動區(qū)、聯(lián)絡(luò)區(qū)、邊緣區(qū)3個亞區(qū)，其分別與人類的運動、認知和情感相關(guān)。

　　在神經(jīng)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)的空間維度層面上，對DBS治療運動障礙疾病的研究，使學(xué)者深入了解了基底節(jié)一丘腦一皮質(zhì)運動環(huán)路;DBS用于治療癲癇驗證了以海馬為核心的邊緣系統(tǒng)運行機制;DBS用于治療阿爾茨海默病則使學(xué)者進一步了解了Papez記憶環(huán)路系統(tǒng)。通過對埋藏SEEG的癲癇患者的癥狀學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，額葉信息流由嘴側(cè)向尾側(cè)單向傳遞，其符合層級控制單向流動理論。本研究團隊利用靜息態(tài)功能磁共振的方法對接受迷走神經(jīng)電刺激的癲癇患者進行研究發(fā)現(xiàn)，迷走神經(jīng)刺激大腦默認網(wǎng)絡(luò)的功能連接明顯增強。

　　利用功能神經(jīng)外科進行強因果關(guān)系的臨床研究是目前腦科學(xué)研究的重點，基于神經(jīng)調(diào)控的可逆性、癲癇外科電極埋藏的符合倫理性，功能神經(jīng)外科領(lǐng)域的臨床試驗可以直接在人腦上進行強因果關(guān)系屬性研究，主要包括“干預(yù)行為觀察腦”和“干預(yù)腦觀察行為”的方式。對于干預(yù)行為觀察腦的研究，目前最為重要的方法為可感知DBS，其有助于發(fā)現(xiàn)電刺激中局部腦區(qū)出現(xiàn)的改變。而對于干預(yù)腦觀察行為的研究方法，比較成熟的方法是針對癲癇患者的閉環(huán)電刺激。

　　三、功能神經(jīng)外科的挑戰(zhàn)和發(fā)展途徑

　　自1997年美國FDA批準DBS用以治療帕金森病以來，世界范圍內(nèi)DBS相關(guān)的基礎(chǔ)和臨床研究出現(xiàn)了每10年近5倍的極快速增長。我國功能神經(jīng)外科在科研領(lǐng)域與發(fā)達國家存在巨大差距。

　　加強我國功能神經(jīng)外科應(yīng)用與基礎(chǔ)研究首先要強調(diào)多學(xué)科合作。功能神經(jīng)外科通過與計算機學(xué)科間的合作，在腦機接口領(lǐng)域初步實現(xiàn)了人與計算機的信號轉(zhuǎn)換。通過與信息工程學(xué)合作的基礎(chǔ)實驗發(fā)現(xiàn)，丘腦前核電信號早于癲癇發(fā)作，提示未來或許可以通過丘腦前核DBS治療頑固性癲癇的同時實現(xiàn)反饋式電刺激�？傊�，針對我國功能神經(jīng)外科的合作模式，應(yīng)形成診治合作“多學(xué)科”、研究合作“全鏈條”，同時具備快速轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)屬性的立體式合作網(wǎng)絡(luò)。

　　功能神經(jīng)外科高效的研究路徑：功能影像與癲癇外科的有機結(jié)合可以為腦科學(xué)研究提供因果關(guān)系極強的證據(jù)，研究過程簡單、高效。以癲癇患者為研究對象，依次對其進行功能神經(jīng)外科、顱內(nèi)電極信號采集以及皮質(zhì)電刺激的研究，在這一過程中學(xué)者可依次進行干預(yù)行為觀察腦和干預(yù)腦觀察行為的研究。例如，對顳葉癲癇患者進行上述研究流程發(fā)現(xiàn)，梭狀回“臉部識別”腦區(qū)在功能磁共振成像、皮質(zhì)電信號記錄和皮質(zhì)電刺激3個研究層面上的解剖位置高度一致。

　　我國功能神經(jīng)外科資源分配不均，面對龐大的患者群體，具有臨床、科研優(yōu)勢的功能神經(jīng)外科中心數(shù)量有限。多中心間合作交流有益于優(yōu)勢互補，尤其有利于進行多中心臨床研究。

　　縱觀歷史，神經(jīng)外科醫(yī)生對神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展做出了杰出的貢獻，遺憾的是在2014年之前，尚無神經(jīng)外科醫(yī)生有幸獲得“諾貝爾獎”或“拉斯科獎”。然而，就在美國宣布啟動腦計劃的下一年度，素有“諾貝爾獎風向標”之稱的美國拉斯科醫(yī)學(xué)大獎授予了開創(chuàng)性使用DBS治療運動障礙疾病的法國功能神經(jīng)外科專家Benabid教授和致力于基底節(jié)環(huán)路神經(jīng)功能研究的美國科學(xué)家Denabid教授。Benabid教授成為了首位獲得拉斯科獎的神經(jīng)外科醫(yī)生，這是學(xué)術(shù)界對功能神經(jīng)外科的極大肯定和鼓舞。目前，全球的腦科學(xué)研究和腦計劃實施方興未艾，功能神經(jīng)外科一定會發(fā)揮越來越大的作用。

　　病因分類

　　功能腦病還可以從病因上大致分為三類

　　原發(fā)性

　　功能神經(jīng)外科是無影像學(xué)陽性發(fā)現(xiàn)的所謂原發(fā)性疾病，多數(shù)的功能腦病可計入此類。

　　癥狀性

　　導(dǎo)致功能異常的原因是腦內(nèi)明確的病灶，如蒼白球鈣化、殼核軟化、多發(fā)性硬化導(dǎo)致的運動功能障礙；基底節(jié)大理石樣變造成的腦癱；海馬硬化導(dǎo)致的典型顳葉內(nèi)側(cè)面癲癇；橋小腦角腫瘤壓迫繼發(fā)的三叉神經(jīng)痛、面肌痙攣和舌咽神經(jīng)痛等。

　　遺傳性

　　原發(fā)性震顫，亨廷頓病，肝豆變性（Wilson’s disease）和青少年肌震攣性癲癇等。

　　功能神經(jīng)外科從病因上命名和劃分疾病，是疾病分類學(xué)中的最高境界，遺憾的是多數(shù)功能腦病的病因尚不清楚，姑且將其歸到原發(fā)性功能腦病。值得指出和高興的是，影像學(xué)技術(shù)的進步，導(dǎo)致病灶的檢出率不斷提高，繼發(fā)的癥狀性疾病的比例越來越高，給診斷帶來了極大的便利。如癲癇患者的異位灰質(zhì)在高分辨率的MRI上可清楚地顯示出來，海馬硬化可有明確的顳葉內(nèi)側(cè)面FLAIR相的改變，入髓區(qū)血管的壓迫導(dǎo)致的顱神經(jīng)功能障礙通常在MRA檢查時有所提示。

　　應(yīng)用

　　帕金森病

　　將帕金森病的手術(shù)靶點定在蒼白球腹后內(nèi)側(cè)核和丘腦底核，是近年來手術(shù)治療帕金森病的重要進展。微電極引導(dǎo)的蒼白球腹后內(nèi)側(cè)部切開術(shù)（PVP）治療帕金森病是現(xiàn)代的代表性手術(shù)。單側(cè)PVP手術(shù)的近期療效很好，可以緩解帕金森病患者手術(shù)靶點對側(cè)肢體的肌僵直、運動遲緩和靜止性震顫，對左旋多巴導(dǎo)致的“異動癥”和痛性痙攣有很好的療效。但對帕金森病的中線癥狀，如起步困難、步僵等癥狀改善不明顯，手術(shù)左旋多巴的量不能減少。其療效可以持續(xù)1-2年，以后隨著對側(cè)肢體的癥狀加重，先前手術(shù)帶來的好處逐漸會變得無足輕重。如果進行 功能神經(jīng)外科

　　雙側(cè)的毀損手術(shù)，可能帶來不可預(yù)測的并發(fā)癥，而且其兩年后的遠期療效有著很大的不確定性。丘腦底核（STN）的毀損手術(shù)，只有極少數(shù)臨床中心的個別醫(yī)生進行了嘗試，有極高的風險，容易出現(xiàn)偏身投擲或偏身異動的副作用�，F(xiàn)代功能神經(jīng)外科的思想已傾向于盡可能在某些功能性疾病的治療中不進行毀損性治療，而主張修復(fù)和改善有病變的大腦。毀損手術(shù)逐漸被深部電刺激術(shù)代替。丘腦底核的腦深部刺激術(shù)是功能神經(jīng)外科治療帕金森病的最新進展。經(jīng)過多個臨床中心的研究表明，丘腦底核的DBS手術(shù)，不僅可以改善帕金森病的所有癥狀，包括“起步困難”、“步僵”等中線癥狀，而且還能減少左旋多巴的用量，對左旋多巴導(dǎo)致的副作用，如異動癥、痛性痙攣都有很好的療效。

　　原發(fā)性震顫

　　丘腦Vim核毀損術(shù)對體位性和運動性震顫有很好的效果，但一般只做單側(cè)的丘腦毀損術(shù)，以改善一側(cè)肢體的功能。雙側(cè)Vim核的深部電刺激術(shù)，可以使震顫完全消失，沒有語言障礙和智能損害的并發(fā)癥。

　　肌張力障礙

　　盡管有報道認為Gpi的毀損術(shù)對全身性的扭轉(zhuǎn)痙攣和痙攣性斜頸有較好的療效，但未見長期追蹤的報道。根據(jù)國內(nèi)幾個臨床中心的經(jīng)驗，毀損手術(shù)的長期效果并不理想，并且可能帶來新的嚴重并發(fā)癥，如語言障礙和吞咽困難。Gpi的深部電刺激術(shù)從理論上不造成毀損病灶，不會造成新的嚴重并發(fā)癥，所以有一些臨床中心開展了這方面的探索，取得較好的療效。

　　強迫癥

　　內(nèi)囊前肢切開術(shù)（capsulotomy）對藥物治療控制失敗的嚴重強迫癥有較好的療效。該手術(shù)在上世紀中期就有人報道對精神分裂癥和強迫癥有療效。但有乏力、人格改變等副作用。這可能與當時的技術(shù)條件有關(guān)，使毀損的范圍偏大。現(xiàn)在高分辨的MRI及立體定向技術(shù)將手術(shù)靶點的毀損范圍嚴格限制在內(nèi)囊前肢，使該手術(shù)的副作用大大減少，大約有一半以上的患者能夠完全緩解強迫癥狀，并恢復(fù)正常的工作能力。唯一的副作用就是在術(shù)后幾周或幾個月有疲倦和主動性缺乏。

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