立体脑电图绘制阴性运动网络：功能连接与皮层定位研究

《NeuroImage》：Negative motor areas: functional connectivity using stereoelectroencephalography

本研究首次利用立体脑电图技术，系统探究了局灶性耐药性癫痫患者中诱发阴性运动反应（NMR）的皮层区域（即阴性运动区NMA）的定位及其功能连接网络，揭示了除已知区域外，岛叶皮层和额叶岛盖也参与了该网络，并发现了网络在左右半球的非对称性分布以及左半球刺激阈值更低的现象，对癫痫术前评估及保留高级运动功能具有重要意义。

　　

当你想要抬起手臂时，大脑中发生了什么？通常，是运动皮层发出指令，驱使肌肉收缩。但你是否想过，大脑中是否也存在一些特殊的“刹车”区域，当它们被激活时，会暂时“冻结”你的自主运动，让你无法完成一个简单的动作，比如握紧拳头或保持手臂平举？这种奇特的现象，被称为阴性运动反应（Negative Motor Response， NMR），而那些能够诱发NMR的大脑皮层区域，则被称为阴性运动区（Negative Motor Area， NMA）。

早在上世纪中叶，神经外科医生Penfield和Welch在手术刺激皮层时，就曾观察到患者出现“感觉要瘫痪了”或无法说话的情况，这可能是对NMA最早的描述。然而，近一个世纪以来，对人类NMA的研究主要依赖于硬膜下或颅内皮层电极。尽管已有研究将NMA定位在额下回、辅助运动区和后顶叶皮层等区域，并探讨了额斜束等白质纤维束在其中的作用，但一个根本性问题尚未得到系统解答：这些散布在不同脑区的NMA点，是如何相互连接、协同工作，构成一个控制运动抑制的“阴性运动网络”的？此外，新兴的立体定向脑电图（stereoelectroencephalography， SEEG）技术能深入大脑沟回，为探索这一问题提供了独特视角，但此前尚无用SEEG系统研究NMA功能连接的报告。

为了填补这一空白，来自罗马尼亚布加勒斯特卡罗·达维拉医药大学和法国雷恩大学医院的研究团队，在《NeuroImage》杂志上发表了一项开创性研究。他们回顾性分析了来自两个癫痫中心共225名接受SEEG检查的耐药性癫痫患者的数据，筛选出其中23名患者（共41次刺激）诱发出NMR的案例。研究人员不仅绘制了诱发NMR的皮层“地图”，更首次利用SEEG记录的颅内脑电信号，通过计算非线性h²相关系数并评估连接方向，深入解析了阴性运动网络的功能连接特性，揭示了其在左右半球的非对称奥秘。

本研究主要采用了以下关键技术方法：1）立体定向脑电图植入与记录：对耐药性癫痫患者植入深部电极，进行长期视频-SEEG监测，以精确记录颅内电信号。2）高频皮层电刺激与行为测试：使用双相方波对相邻电极触点进行双极高频刺激，同时要求患者执行计数、抬举肢体、握拳等标准化任务，以诱发并识别阴性运动反应。3）基于h²系数的功能连接分析：采用h²非线性相关系数，比较刺激诱发症状前后两个5秒时间窗内，不同脑区信号间的统计依赖性和耦合方向性变化，以此构建和量化阴性运动网络。4）群体水平空间标准化与可视化：利用FreeSurfer软件将个体电极触点位置映射到标准脑模板，并依据HCP-MMP1分区进行标注，从而实现群体数据的空间整合与可视化呈现。

研究结果揭示了阴性运动反应的皮层定位图谱与网络连接特征。

通过对41次有效刺激的分析，研究人员成功绘制出诱发NMR的皮层“热点”图。刺激以下结构均可诱发出NMR：扣带中皮层、辅助运动区、外侧前运动皮层、背内侧和背外侧前额叶皮层、中央前回、额叶岛盖、罗兰迪克岛盖、顶叶岛盖、岛叶皮层、中央后回以及顶上小叶。这一发现扩展了传统认知，证实了岛叶皮层和额叶岛盖也是阴性运动网络的重要组成部分。

一个引人注目的发现是网络的半球不对称性。阴性运动网络在左半球呈现出更广泛的分布，而在右半球的分布则更为集中，尤其是在扣带皮层。刺激电流强度也存在不对称性，左半球的刺激阈值普遍低于右半球。这提示，大脑左右半球在运动抑制的控制机制上可能存在不同的“分工”或“策略”。

功能连接分析进一步揭示了网络内部的信息流向与动态变化。研究人员计算了数千个h²系数，经过严格的统计校正后，筛选出显著的连接进行分析。在左半球，网络显示出更广泛的分布，涉及额-顶-岛叶皮层及颞-顶-枕交界区，其中左中岛叶区和额叶岛盖似乎是网络的“主导者”。三维连接组显示，在诱发NMR时，运动皮层、扣带皮层等区域与其它脑区之间存在显著的“连接断开”，而额叶岛盖与初级感觉皮层、背内侧前额叶等区域之间则出现了“连接增强”。

相比之下，右半球网络虽然显示出更强的双侧投射，但其核心变化区域更为集中，主要位于扣带中皮层。当在右半球进行刺激时，它主要驱动双侧的“外向连接”增强或减弱。无论刺激哪一侧半球，“内向连接”的强度变化都受到双侧驱动，这表明网络对信息的接收是广泛而整合的。总体而言，双侧的前运动皮层、运动皮层、前额叶皮层、前扣带和扣带中皮层、额叶岛盖、岛叶皮层以及左侧的颞-顶-枕交界区，都表现出最显著的连接性变化。

讨论与结论强调了阴性运动网络的复杂性与临床价值。

本研究通过SEEG这一独特工具，首次系统描绘了阴性运动网络的功能连接图谱。结果证实了前运动-前额叶区域是网络的核心枢纽，并首次明确提出岛叶皮层和额叶岛盖是网络的组成部分。网络的左右半球不对称性——左半球广泛分布、右半球集中且驱动双侧——为理解大脑半球功能偏侧化提供了新的视角。这可能与左半球在运动计划、新技能学习中的主导作用，以及右半球在更新持续行动、双侧运动启动中的角色有关。

研究人员将NMA与“行动模式网络”进行了对比思考。两者在脑区定位上（如前扣带、前岛叶、辅助运动区）有高度重叠，但功能似乎相反：刺激行动模式网络区域会产生克服困难、坚持行动的冲动，而刺激NMA则导致行动意愿的中断。这提示我们，大脑中可能存在着精密的、相互拮抗的系统来动态调节目标导向行为。

这项研究的临床意义重大。在癫痫外科手术中，精准绘制并保护阴性运动网络，对于避免术后出现持久性的双手协调障碍、精细运动功能损害等高级运动功能缺失至关重要。研究建议，无论手术侧或患者的利手情况如何，都应进行双侧网络的测试评估。此外，对阴性运动网络机制的深入理解，也为治疗其他神经系统疾病（如帕金森病伴随的冲动控制障碍）提供了潜在的新治疗靶点，未来或可通过神经调控技术（如深部脑刺激）来干预这一网络。

当然，研究也存在一些局限，例如空间采样密度不均可能影响网络描述，未常规重测临床效应，也未能同步进行肌电图记录以量化肌肉活动动态。未来研究需要更大的样本和更精细的实验设计来验证和拓展这些发现。

总而言之，这项研究首次利用SEEG揭示了阴性运动网络的功能架构，证明了其非对称的半球分布模式，并指出了岛叶及额叶岛盖的关键作用。这些发现不仅深化了我们对运动控制高级机制的理解，也为神经外科手术中的脑功能保护和未来神经精神疾病的干预策略奠定了重要的科学基础。