《Scientific Reports》:The ansa cervicalis and superior cervical ganglion contribute to the fiber composition of the human hypoglossal nerve and its branches
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本研究针对传统认为舌下神经(hypoglossal nerve)为纯运动神经的观点,通过解剖学与免疫荧光技术系统分析人舌下神经全程纤维组成。研究人员发现其颅外部接受颈袢(ansa cervicalis)和颈上神经节(SCG)来源的感觉与交感纤维,首次明确非运动纤维的传入路径与分布规律(运动:感觉:交感≈63:11:26),为舌下神经刺激治疗睡眠呼吸暂停(OSA)等临床应用提供关键形态学基础。
舌,这个看似柔软的器官,是人类言语、咀嚼和吞咽功能的执行者,而其精准运动的“总指挥”是第十二对脑神经——舌下神经(hypoglossal nerve)。长期以来,教科书一直将其定义为一条纯粹的运动神经,仅负责向舌部肌肉发送运动指令。然而,这种传统认知正面临挑战。动物实验早已发现,舌下神经中似乎还存在感觉纤维(能感知舌肌的拉伸等信息)和交感神经纤维(属于自主神经系统,参与调节血管收缩等无意识活动)。在人体中,这些非运动纤维是否同样存在?它们从何而来,又去往何处?这些问题的答案,对于理解舌的神经支配全貌,特别是对于日益流行的舌下神经刺激治疗阻塞性睡眠呼吸暂停(Obstructive Sleep Apnea, OSA)至关重要。因为如果刺激的不仅仅是运动纤维,那么治疗效应和潜在副作用都需要重新评估。
为了解开这些谜团,由Giorgi Didava、Arzu Petersen等人组成的研究团队在《Scientific Reports》上发表了他们的最新研究成果。他们对人体舌下神经进行了一次“纤维级”的普查,系统描绘了其从脑干发出到进入舌部的全程中,不同类型神经纤维的构成变化,并成功追踪了感觉和交感纤维的“上车”地点和“行驶”方向。
研究人员为开展此项研究,主要依托以下几项关键技术:首先,研究材料来源于6具新鲜捐赠的遗体(死后12小时内处理),从其双侧舌下神经的5个关键位点(颅内根丝、与迷走神经交叉处、与颈袢C1分支连接处、连接处远端、入舌处)采集样本。其次,采用多色免疫荧光染色技术(multicolor immunofluorescence),使用特异性抗体标记不同类型的神经纤维:胆碱乙酰转移酶(Choline acetyl transferase, ChAT)标记运动纤维,酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase, TH)标记交感纤维,而神经丝蛋白(Neurofilament, NF)作为泛神经元标记,结合髓鞘碱性蛋白(Myelin basic protein, MBP)区分有髓和无髓纤维,从而精准鉴定出运动、感觉(ChAT阴性/TH阴性/有髓)和交感(TH阳性/无髓)三类纤维。最后,利用共聚焦显微镜(Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM)成像,并通过ImageJ软件进行半自动化的纤维计数和直径测量,辅以统计学分析比较不同位点的纤维数量变化。
研究结果
运动纤维
颅内段的舌下神经根丝(位置1)完全由ChAT阳性的运动纤维构成,平均数量为6360.9±1266.6根。随着神经下行,在颈袢C1分支连接处(位置3),运动纤维数量显著增加至7064.5±353.0根,但在颈袢分支离开后(位置4),数量(7352.5±881.8根)趋于稳定,占比从100%(位置1)下降至63.2%(位置4)。运动纤维直径约为9.7±1.3μm。
感觉纤维
感觉纤维(ChAT阴性/TH阴性/有髓)首次出现在颅外起始段(位置2),数量较少(94.9±32.6根,占1.4%),且分布稀疏。在颈袢C1分支连接处(位置3),其数量显著增加至694.2±127.5根(占7.1%),并在位置4达到峰值1315.5±360.7根(占11.2%)。感觉纤维根据直径分为大小两类(2.05±0.33μm和6.34±0.9μm),并在神经内形成集中的分布区域。
交感纤维
交感纤维(TH阳性/无髓)同样自位置2开始出现,呈局灶性聚集,平均直径仅为0.98±0.18μm。其数量从位置2的365.0±84.0根(占5.6%)显著增加至位置3的1949.9±384.4根(占20.0%),并在位置4达到2974.8±517.5根(占25.6%)。交感纤维在神经内也保持着独特的聚集分布模式,与感觉纤维区域相邻但分离。
纤维组成变化与路径推测
从位置1到位置4,舌下神经的总纤维数以及运动、感觉、交感纤维的数量均显著增加。研究观察到颈袢(尤其是其C1分支)与舌下神经存在真实的神经纤维融合。综合分析纤维数量的变化规律,研究人员推测:感觉和交感纤维主要通过颈袢(可能包括C1和更下方的C2-C3分支)加入舌下神经。其中大部分纤维向远端(舌部)走行,少部分则向近端(颅内)走行,可能加入舌下神经的脑膜支。
结论与意义
本研究以详实的数据推翻了舌下神经是纯运动神经的传统观点,证实其颅外部是一个由运动、感觉和交感纤维组成的“混合神经高速公路”。研究首次在人体中系统阐明了非运动纤维(感觉和交感)是通过颈袢这一“换乘枢纽”进入舌下神经的,并描绘了它们的分布规律和走行方向。这一发现具有多重重要意义:首先,它完善了人类舌部神经支配的基础解剖学知识,提示舌部除了已知的由舌动脉伴随交感神经支配外,还可能存在一条直接的舌下神经交感通路。其次,感觉纤维的存在支持了舌内可能存在本体感受器(如肌梭)的观点。最重要的是,该研究对舌下神经刺激(hypoglossal nerve stimulation)治疗OSA具有直接的临床启示。刺激电极通常放置在颌下区(对应本研究的位置3或4),此处的神经已包含大量非运动纤维。因此,治疗效应可能不仅是单纯激活舌肌,还可能涉及对感觉和自主神经功能的调节,这在未来优化刺激参数和评估治疗效果时需要被充分考虑。此外,颅外舌下神经的损伤也会影响到感觉和交感功能。这项研究为后续探索这些非运动纤维的具体功能及其在生理病理过程中的作用奠定了坚实的形态学基础。
(全文约2000字)