慢性颈髓损伤后脑重塑差异与感觉运动功能障碍关联性的多模态MRI初步研究

《Scientific Reports》:Differential brain reorganization in chronic cervical spinal cord injury and its relation to motor versus sensory impairments: a preliminary investigation

【字体: 时间:2026年02月04日 来源:Scientific Reports 3.9

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  脊髓损伤(SCI)后大脑如何重组?本研究通过多模态MRI技术,聚焦慢性颈髓损伤患者感觉与运动功能障碍的神经机制差异。发现感觉/运动缺损分别对应不同的脑功能重组模式,尤其涉及视觉-空间网络。结果为个性化康复策略提供新靶点,推荐视觉网络干预方案。

  
当脊髓像被切断的信息高速公路一样发生损伤时,大脑与身体其他部分的连接就会中断。这种中断不仅导致瘫痪、感觉丧失等直接后果,还会触发一系列复杂的神经重塑过程。慢性颈髓损伤(SCI)患者常面临不同程度的感觉和运动功能障碍,但长期以来,我们并不清楚这些不同的功能障碍是否对应着不同模式的大脑重组。理解这种差异对开发针对性康复策略至关重要。
发表在《Scientific Reports》上的这项研究首次通过多模态磁共振成像(MRI)技术,系统探讨了慢性颈髓损伤患者感觉与运动功能障碍与大脑结构和功能重组模式的特异性关联。研究人员招募了12名慢性颈髓损伤患者和12名年龄、性别匹配的健康对照者,采用格里芬重新定义的强度感觉和抓握评估量表(GRASSP)精确量化患者的上肢感觉运动功能。通过采集高分辨率结构像和静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据,团队分析了皮质厚度、灰质体积和静息态功能连接(rs-FC)的组间差异,并与临床评分进行关联分析。
关键技术方法包括:采用3T磁共振扫描仪采集高分辨率T1加权结构像和静息态功能磁共振成像数据;使用格里芬重新定义的强度感觉和抓握评估量表(GRASSP)评估12名慢性颈髓损伤患者的上肢感觉运动功能;通过FreeSurfer软件计算皮质厚度和灰质体积,使用DPARSF软件进行静息态功能连接分析;统计方法包括组间比较和与临床评分的相关性分析。
研究结果揭示了慢性颈髓损伤后大脑的多层次重组模式:
皮质厚度与灰质体积变化表明:慢性颈髓损伤患者在与感觉运动处理相关的脑区显示出广泛的皮质变薄和灰质体积减少,包括初级感觉运动皮层、辅助运动区和前运动皮层。这些结构变化与感觉运动功能的损伤程度相关。
功能连接重组模式显示:静息态功能连接分析发现,感觉运动网络内部及与其他网络(如视觉网络、默认模式网络)的连接强度发生显著改变。特别值得注意的是,单纯运动缺损与感觉缺损患者表现出不同的功能连接模式。
感觉与运动缺损的差异关联研究发现:运动缺损主要与初级运动皮层与辅助运动区之间的连接改变相关,而感觉缺损则更与体感皮层与视觉空间处理网络(包括顶叶和枕叶区域)的功能连接变化有关。这种差异表明大脑对不同类型的神经输入丧失产生了特异性的适应机制。
视觉空间网络的突出作用:研究首次发现视觉和视觉空间处理网络在慢性颈髓损伤后的功能重组中扮演重要角色,这些区域的功能连接改变与感觉运动恢复程度显著相关。
多模态改变的重叠区域:一些关键区域如丘脑和壳核同时显示出结构和功能的改变,表明慢性颈髓损伤后的神经重塑涉及多个层面的协调变化。
研究结论强调,慢性颈髓损伤后的脑重组不是均质的过程,而是根据损伤类型(感觉vs运动)呈现差异化模式。这种特异性重组尤其涉及视觉和视觉空间网络,提示这些区域在损伤后功能代偿中可能发挥关键作用。多模态MRI技术的结合应用不仅能更全面刻画神经重塑的特征,还为开发个性化康复策略提供了重要依据。
该研究的临床意义在于,它支持将视觉和视觉空间网络作为干预靶点的康复策略,如通过虚拟现实训练、视觉反馈疗法等促进功能恢复。同时,研究结果强调了在评估脊髓损伤后恢复情况时,需要分别考虑感觉和运动维度,而非将其视为统一的功能障碍。这些发现为理解脊髓损伤后神经可塑性机制提供了新视角,并为精准医疗在神经康复领域的应用奠定了理论基础。
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