镜像神经元理论在脑卒中康复中的启发和应用-单春雷

镜像神经元理论在脑卒中康复中的启发和应用南京医科大学第一附属医院江苏省人民医院康复医学中心单春雷1主要内容•“脑中之镜”-镜像神经元（mirrorneuron）•镜像神经元理论在脑卒中康复中的应用–偏瘫–失语症–认知障碍（偏侧忽略症）•转化医学234脑中之镜5脑中之镜•脑中有一种神经元，它能像镜子一样，映射别人的脑活动。6脑中之镜-镜像神经元7脑中之镜-镜像神经元动作观察观察者做动作者8•20世纪90年代初，意大利帕尔玛大学Rizzolatti教授和Gallese教授在研究中发现，猴子在观察他人（或他猴）执行动作时，会引起其大脑中负责该动作执行的前运动皮质腹侧（F5区）神经元放电，这种放电同它自身执行该动作的放电相似。(Rizzolatti&Craighero,2004)镜像神经元9镜像神经元•由于这类神经元把观察到的动作（脑活动）“映射”到自己执行该动作的脑区中，像镜子一样反射了他人的脑活动，因此被称为镜像神经元（mirrorneuron）。see=do10镜像神经元•镜像神经元的发现引起生物学界、神经科学界的巨大轰动，Lancet、Science等国际顶级杂志均有报道，掀起对镜像神经元研究的热潮。《科学美国人》（ScientificAmerican）一文把镜像神经元系统称为“脑中之镜”。11人类的镜像神经元系统:双侧额下回后部（左为Broca区）、前运动皮质腹侧、顶下小叶等。颞上沟皮质（左为Wernicke区）在动作观察时激活但动作执行时不激活，故不是严格意义上的MNS。(Werneretal.,2012)镜像神经元系统的分布12镜像神经元系统的作用•由于把他人动作的脑活动映射到自己脑内，在自己脑内使该动作得以“表征”、“再现”或“共振”，因此，有利于对该动作的模仿、执行、学习。•由于把观察到的他人动作“内化”到自己脑内，产生与他人的“共振”，有利于对他人动作的感知、动作意图的理解，有利于语言理解和交流，有利于“感同身受”—共情、心理理论（theoryofmind）、社会交往。13动作观察-动作模仿14动作观察-动作模仿1516镜像神经元-共情1718镜像神经元-共情19镜像神经元-共情20“破碎之镜”-自闭症•动作模仿•语言发展•共情移情•社会交往21Mu波“破碎之镜”-自闭症22“破碎之镜”-自闭症23镜像神经元理论是否可用于脑卒中康复？24镜像神经元理论用于脑卒中偏瘫康复•既然动作观察可以激活执行该动作的脑区即镜像神经元系统（额下回后部和前运动皮质负责运动计划、编程和执行；顶下小叶负责目标导向性运动控制），那么动作观察是否可以有利于激活脑卒中患者这些关键的运动控制脑区的（受损）神经网络重塑，从而促进偏瘫肢体运动功能恢复呢？25•有报道运动观察（视频或镜像）、运动想象均可以通过激活MNS，有利于脑卒中患者偏瘫肢体运动功能改善（包括上肢功能、平衡、步态等）以及日常生活能力的提高。镜像神经元理论用于脑卒中偏瘫康复26镜像神经元理论是否可用于失语症康复？27失语症失语症（aphasia）是指因大脑病变而导致的语言障碍。脑卒中患者约21%-38%伴有失语症。失语症影响到患者交流、日常生活、工作和娱乐。我国每年新增脑卒中患者200万之多。因此失语症康复是一个比较重要的医疗和社会问题。28失语症训练方法常规：基于功能障碍的训练、再训练•Schuell法（刺激-反应法）•阻断去除法•功能重组法•旋律语调法（MIT）•强迫性语言训练（CILT/CIAT）•基于语言心理学/认知心理模型训练•实用交流能力训练（PACE、代偿技术）•……50StevenSmall教授，美国加州大学神经病学系主任，美国神经病学学院院士，《Brainandlanguage》杂志主编。Small教授观点的启示30AphasiaandAphasiaTherapyFromEducationtoNeurobiology•CurrentStatus:–Currentaphasiatreatmentsarebasedon“re-education/re-training”andnotbrainrepairandarenotclearlybetterthannon-selectivepractice.–Aphasiatherapyoutcomesareunchangedin150years.•Neurobiology:–Aphasiaiscausedbybraindisease.Weneedtoaddressrehabilitationinbiologicalterms.–Interventionsshouldbebasedontargetingspecificbrainregionsandpathwaysthatareinvolvedinlanguagefunctions.31•镜像神经元理论是否能用于脑卒中失语症的治疗呢？健康人的研究表明对于手/口动作的观察（可激活MNS）可以调控语言表达和理解功能。重要的语言功能区（Broca区、左角回、左缘上回、Wernicke区）和MNS位置非常吻合。镜像神经元理论用于脑卒中失语症康复MNS区语言区3233研究假说•手动作的观察可以激活MNS（包括Broca区、左角回、左缘上回、Wernicke区等语言中枢），通过促进其神经网络重塑，从而提高失语症患者的语言功能。34实验一自身对照交叉实验35研究对象2013年8月至2014年6月东南大学附属中大医院康复病区住院患者和通过社会公开招募的合适患者。入组标准：①首次左侧大脑半球卒中，病程1月；②西方成套失语症测试初查有失语症；③右利手，小学以上文化；④保留部分理解能力并可耐受0.5-1h的实验。排除标准：①构音障碍、认知障碍、情绪或精神障碍；②严重心、肝、肾疾病或传染病。③存在MRI检查禁忌症；④发病前有言语语言障碍；⑤不愿意参加研究或无法完成整个实验者。本实验通过南京医科大学一附院伦理委员会批准，实验前所有被试者均签署知情同意。36研究对象患者编号123456性别男男男男男男年龄（岁）473955635345利手右右右右右右工作经理个体户工人工人管理人员商人受教育年限15168988卒中病程（月）722261312卒中性质脑出血脑梗死脑出血脑梗死脑梗死脑出血卒中部位左基底节左侧额叶、岛叶、顶枕叶左基底节左侧脑室旁、基底节区及左侧额、颞叶左额颞叶及岛叶梗死左基底节失语症类型经皮质运动性失语经皮质混合型失语经皮质运动性失语Broca失语经皮质运动性失语Broca失语37训练视频280个与日常生活相关的物体视频资料，视频分为两种形式，每种形式140个。以“花生”为例，第一种形式为静态图片视频，即视频中播放“花生”的静态图片，配有“花生”这个词的语音；第二种形式为手动作视频，即视频中播放“剥花生”这个手势动作并配有“花生”这个词的语音,每个视频时长7.5s。38语言评定方法•WAB中的自发言语（流畅度、信息量）、听理解、复述、命名→失语商（AQ）。•300张国际标准图片命名。39训练方案•A方案：观察手动作视频+物体名词复述训练开始嘱患者集中注意力看视频中的手动作（例如“剥花生”这个手动作），同时听到视频中对应物体名词的语音“花生”，然后嘱患者复述1遍“花生”；每个视频播放3遍，即观察手动作和复述3遍物体名词。完成后播放下一个视频。每次训练30min，共观察80个（240遍）视频，每周训练6天；第7天进行语言功能评定。40•B方案:观察静态图片视频+物体名词复述训练开始嘱患者集中注意力看视频中的静态物体（例如“花生”这个图片）同时听到对应物体名词的语音“花生”，然后嘱患者复述1遍然后嘱患者复述1遍“花生”；每个视频播放3遍，即观察图片和复述物体名词3遍。完成后播放下一个视频。每次训练30min，共观察80个（240遍）视频。每周训练6天；第7天进行语言功能评定。训练方案41训练程序前4位患者进行3周的A-B-A训练方案语言功能评定第1周A方案语言功能评定第2周B方案语言功能评定第3周A方案语言功能评定42训练程序后2位患者进行3周的B-A-B训练方案语言功能评定第1周B方案语言功能评定第2周A方案语言功能评定第3周B方案语言功能评定43统计学分析本研究采用SPSS16.0版统计学软件包进行数据分析。正确率比较采用χ2检验，P0.05为有统计学意义。44行为学实验结果三周训练前后6位患者国际标准图片命名正确率变化患者1：每一周训练后均较训练前显著提高(P0.05)，第1周A方案显著优于第2周B方案（P0.05），第3周A方案较第2周B方案提高52%，但尚未达到显著性意义（P=0.169）。患者2、3、4：每一周训练后较训练前(P0.05)；第1周和第3周的A方案（均显著优于第2周的B方案(P0.05)。患者5：每一周训练后均较训练前显著提高(P0.05)，第2周的A方案均显著优于第1和3周的B方案(P0.05)。42行为学实验结果患者1、2、3：每一周训练后均较训练前显著提高(P0.05)，第1周和第3周的A方案均显著优于第2周的B方案(P0.05)。患者4：第1周和第3周的A方案均较训练前显著提高(P0.05)，第2周的B方案较训练前无明显差异，第3周的A方案较第2周的B方案显著提高(P0.05)。患者5：第2周的A方案较训练前显著提高(P0.05)，而第1、3周的B方案较训练前无显著差异。患者6：第二周的A方案较训练前及第一周B方案显著提高(P0.05)，第一周B方案较训练前无显著差异。三周训练前后6位患者听理解总分变化43行为学实验结果三周训练前后6位患者复述总分变化患者1：第1周和第3周的A方案均较训练前显著提高(P0.05)，第2周的B方案较训练前无明显差异。患者2、3:每一周训练后均较训练前显著提高(P0.05)，第1周和第3周的A方案均显著优于第2周的B方案(P0.05)。患者4：每一周训练后均较训练前显著提高(P0.05)，第3周的A方案显著优于第2周的B方案(P0.05)。患者5：第2周的A方案较训练前显著提高(P0.05)，且较第1周的B方案显著提高(P0.05)，第一周B方案较训练前无显著差异，第3周B方案训练后，患者的复述水平与第2周持平。44行为学实验结果三周训练前后6位患者命名总分变化患者1、2：每一周训练后均较训练前显著提高(P0.05)，第1周和第3周的A方案均显著优于第2周的B方案(P0.05)。患者3、4：第3周的A方案显著优于训练前及第2周的B方案(P0.05)。患者5：每一周训练后均较训练前显著提高(P0.05)，并且在第2周的A方案显著优于第1周的B方案(P0.05)，第3周的B方案训练后命名总分有所下降，但与第2周A方案相比尚未达统计学意义。患者6：仅第二周A方案显著优于训练前（P0.05）。第1周和第3周的B方案较训练前均无明显差异。45行为学实验结果三周训练前后6位患者失语商总分变化患者1、3:第1周和第3周的A方案均显著优于第2周的B方案(P0.05)。患者2、4：第1周和第3周的A方案均较训练前显著提高(P0.05)，第2周的B方案较训练前无明显差异，并且第3周的A方案显著优于第2周的B方案(P0.05)。患者5:第2周的A方案显著优于训练前(P0.05)，且较第1周的B方案显著提高(P0.05)，第1周和第3周的B方案较训练前均无明显差异。患者6：仅第二周A方案显著优于训练前（P0.05）。第1周和第3周的B方案较训练前均无明显差异。46行为学实验结果fMRI实验为了验证上述手动作观察训练和静态物体观察训练导致语言功能变化的差异所对应的脑机制，即是否手动作观察可以激活或更强地激活镜像神经元系统（包括重要的语言区如Broca区、左角回和缘上回等），从而更好地改善了失语症患者语言功能？本研究进一步做了fMRI实验。47fMRI实验对象健康被试和患者选取1名健康成年被试，了解正常情