触角刺激三叉神经上颌支面部支配区脑激活区的观察

触角刺激三叉神经上颌支面部支配区脑激活区的观察

感觉是口腔的重要功能之一。人类大脑神经病神经中枢和口腔感觉功能的研究日益受到重视。功能性磁共振成像技术(functionalMRI,fMRI)是一种非侵袭性、高分辨率的人脑高级功能研究手段,本研究探讨了面部三叉神经上颌支触觉刺激的皮层反应,为口颌面感觉的中枢机制研究提供基础。1数据和方法1.1研究对象的选择来自军医进修学院学生志愿者8名,其中男4名,女4名。均口颌面系统健康,没有精神病和神经病史,都是右利手。志愿者平均年龄为30.4岁。1.2围内缘刺激区的设计选择右侧面部三叉神经的上颌支(简称V2)的面部支配区为刺激区。V2刺激区范围内缘为右侧鼻翼、外缘为距面部中线2~3cm。直径约2.5cm的圆形区域。以2Hz的频率,用木质棉签在事先标记好的刺激区做上下运动。为保证刺激的强度、频率、部位的可重复性,刺激由受过训练的同一实验者完成。另一实验者负责计时。1.3全头三维剖面成像所有实验任务均在解放军第三零六医院磁共振室完成,所用扫描仪为GE/Elscint2.0Prestige。受试者试验前禁食2h,静息30min,仰卧扫描床上,佩戴耳塞以减弱机器扫描噪音。由实验者以2Hz的频率用棉签在事先标记好的区域做上下运动,时间为30s,然后静息30s,再重复此过程共6次。这过程中采用BOLD(脑血氧水平)法的单次激发平面回波序列扫描法(single-shotEPI)进行扫描,TR3000ms,TE45ms,扫描野373mm×212mm,采集矩阵128×72,翻转角90°,横轴位扫描,层厚6mm,无间隔,覆盖全脑。功能成像完成之后进行全头三维解剖像扫描,层厚2mm,无间隔,TR25ms,TE6ms,翻转角28°,扫描野220mm×220mm,采集矩阵220×220。6次刺激和静息过程的扫描结果取均值。1.4数据处理与分析应用软件SPM2软件包。图像重建后,首先进行头动矫正,然后将功能像与解剖像对齐,随后所有图像都均进行Talairach标准化,根据研究设计的时间序列,构建数据分析模型,对预处理好的数据采用SPM99的普通线性模型进行随机效应分析。任务状态下的脑血氧水平(BOLD)反应与静息状态进行t检验来判定激活,激活区P<0.01均经过域值校正。2下颌v2入脑激活区在参数选择P<0.01,激活区为cluster>20个体素条件下进行组分析,右侧面部V2触觉刺激引起的脑激活区包括左侧额下回(BA45)、左侧颞上回(BA22)、左侧中央后回(BA3)、左岛叶、右额中回(BA9)、右颞下回(BA38)、右中央后回(BA40)、右颞横回(BA41)。具体激活强度和范围见表1和图1。3同侧si区激活的影响在大脑的功能性磁共振成像研究中,常用的刺激手段包括四肢皮肤的触觉刺激、温度刺激、电极刺激、激光刺激、穴位刺激等,还有学者采用了塑料输液管和注入水的方式进行口腔内刺激的研究。本研究发现V2区触觉刺激在对侧中央后回3区及同侧顶叶BA40区有激活。通常认为3区主要对皮肤刺激有反应。BA40区被认为与对侧肢体的实体觉有关,因此又被称为躯体感觉相关皮层。该区与初级、次级躯体感觉区(SII)、脑岛皮质、扣带回及额叶均有复杂的纤维联系。有临床研究表明,顶上小叶损伤出现了中央后回类似的感觉障碍。可导致感知功能下降。在大多数脑功能研究中,刺激躯体各部总是在对侧初级感觉皮层SI区出现激活。猴的电生理记录发现,在躯体中线部位刺激可以引起同侧和对侧的SI区神经元兴奋。动物实验证实,口颌面区域只有口腔内的刺激为双侧SI区神经元兴奋。而本研究发现在同侧中央后回BA40区也出现激活,且实验中我们的刺激部位距离面部中线约2~3cm,可以排除是因为刺激了面部中线区分布的传入神经纤维造成的实验影响。Iannetti等的研究也发现触觉刺激上额能引起同侧SI的激活。在猴的顶内沟附近发现躯体感觉皮质的胼胝体连接密度较高。有学者通过胼胝体切除患者的fMRI研究,证实同侧顶叶后部和顶盖的触觉刺激激活是由胼胝体的纤维连接介导的。因此,本研究中同侧顶叶的激活可能也是由对侧皮层通过胼胝体连接传递的。大脑岛叶位于外侧裂沟底,只有外侧沟人为打开才能看见岛叶,覆盖岛叶的脑区称岛盖。SII区位于外侧沟的上岸,中央沟的后方,顶叶脑盖内。由于该区域解剖学上皮层皱褶较多,个体间变异性较大,决定了在灵长类无法准确界定SII区和岛叶。以上因素限制了研究者在成组研究中进行准确的解剖区域划分,因此我们将岛叶和SII放在一起讨论。本研究触觉刺激引起了对侧岛叶/SII的激活。虽然在脑功能试验中经常可见岛叶/SII区双侧激活,但大多数实验对侧岛叶/SII激活更加明显。猴的电生理研究显示,大量的SII细胞对无痛的机械刺激有反应。目前,岛叶/SII的功能仍不十分清楚,有学者认为SI和SII区对触觉信息的加工可能是序列加工的方式,信息是从腹后内侧核通过SI传导到SII的。本研究激活的脑区BA9、45区均在前额叶的范围内,前额叶与多个皮层和皮层下结构存在纤维联系,它通过髓质中央束,与顶、枕、颞叶有广泛的联系,还与丘脑背内侧核有交叉关系。许多实验发现前额皮质与传入信息的空间处理、自身命令的工作记忆以及目标的记忆处理有关。Stoeckel等在一项fMRI研究中,证实了前额叶在触觉认知和工作记忆中的重要作用,发现左侧前额叶和顶叶的激活可能与躯体感觉信息的短期存储有关,右侧前额叶与触觉信息的区分有关。本实验引起双侧前额叶和顶叶激活,因此推测前额叶和顶叶共同完成了面部触觉空间信息的加工。许多研究表明,颞叶皮质是多感觉的,与听觉、躯体感觉和视觉皮质联络径路相联系。人类颞叶损伤可以导致包括半侧躯体感知障碍在内的多种功能障碍,这种躯体感知障碍可能与触觉记忆功能紊