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电针结合运动训练对运动学习及运动皮层兴奋性的作用研究

2021-12-08 61 上传者：管理员

摘要：目的:比较电针、运动训练与电针结合运动训练对健康受试者运动学习及运动皮层兴奋性的影响,探讨电针结合运动训练对突触再可塑性的影响效应。方法:招募12名健康受试者,采用同体自身前后对照的方法,将其先后分配至电针组(EA组)、运动训练组(MT组)及电针结合运动训练组(EA+MT组),每组间隔至少2周的洗脱期。EA组予电针左手合谷30min,连续波,频率2Hz,强度0.5～1mA;MT组进行左手运动训练,时间约30min;EA+MT组先予电针再进行运动训练。观察EA组及EA+MT组干预前(T0)、干预后(T1)、电针后30min(T2),MT组T0、T1时间点凹槽钉板测试(GPT)完成时间,采用经颅磁刺激技术记录受试者运动诱发电位(MEPs)平均波幅、静息运动阈值(rMT)及潜伏期。结果:与本组T0时间点比较,MT组T1时间点及EA组、EA+MT组T2时间点GPT完成时间缩短(P<0.01,P<0.05),3组T1时间点及EA组、EA+MT组T2时间点MEPs平均波幅均升高(P<0.05,P<0.01);与本组T1时间点比较,EA组、EA+MT组T2时间点GPT完成时间缩短(P<0.05,P<0.01),EA组T2时间点MEPs平均波幅均升高(P<0.05);EA+MT组T2时间点GPT完成时间短于EA组(P<0.05)。3组各时间点rMT及潜伏期比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:生理状态下,电针结合运动训练对运动学习具有叠加效应,对大脑运动皮层兴奋性没有协同效应。

关键词：
电针
突触再可塑性
运动学习
运动训练
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《灵枢·热病》载：“偏枯，身偏不用而痛······病在分腠之间，巨针取之，益其不足，损其有余······”针刺治疗脑卒中肢体功能障碍在临床上应用广泛，但往往结合各种不同的中医疗法，如推拿、刺络拔罐、艾灸等，临床医生和研究人员也多选择针刺结合运动康复的治疗方案[1]。肢体功能障碍的住院患者在同一天可能接受若干种治疗方式，且其顺序往往是不固定的。多种治疗方式结合是否有叠加效应，如何结合才能使治疗效果达到最佳，目前仍不明确。

现代研究[2]表明，神经可塑性为卒中后运动功能的恢复提供了基础。运动训练能诱导初级运动皮层（MⅠ）的长期兴奋[3,4]，电针亦能诱发生理及病理状态下运动皮层的可塑性变化[5,6,7,8]。诱导运动皮层兴奋的神经生理学机制是突触可塑性，突触可塑性作为突触的一种特性和能力，不是恒定不变的，而是随着神经活动状态及前期经历改变而发生变化，这种突触可塑性可被调节的能力称为突触再可塑性[9]。

研究表明，再可塑性调节可以一定程度增加神经元固有兴奋性，使神经元突触处于一种更易发生改变的状态之中，从而更易获得学习能力[10]；但当某一神经网络的神经元接受到的前期刺激达到饱和时，再可塑性调节会削弱后续的学习能力[11]。因此，本研究以健康受试者为对象，观察电针结合运动训练引起的运动学习能力和运动皮层兴奋性的改变，探讨二者是否有叠加效应，为进一步探索临床针刺治疗脑损伤后肢体功能障碍提供依据。

1、临床资料

1.1 一般资料

2020年10月至2021年1月于广州各大高校招募健康受试者12例，采用同体前后自身对照的方法，受试者先后进入电针组（EA组）、运动训练组（MT组）和电针结合运动训练组（EA+MT组），每组间隔时间至少为2周。本研究通过广东省中医院伦理委员会的审批（批件号：广东省中医院伦理委员会BF2020-228-01）。

1.2 纳入标准

(1)既往健康；(2)年龄18～50岁，性别不限；(3)右利手；(4)自愿参加本研究，并签署知情同意书。

1.3 排除标准

(1)有颅脑外伤、手术史；(2)体内有金属残留物（义齿、起搏器、神经刺激器、医疗泵等）；(3)畏惧经颅磁刺激（TMS）或因其他原因不能进行TMS;(4)妊娠或哺乳期妇女。

1.4 脱落及中止标准

(1)因个人原因不再配合研究者安排，或研究者认为其依从性差，不适合继续试验者；(2)出现不良事件或严重不良反应者；(3)突发严重疾病，研究者认为已不再适合继续进行试验者；(4)自行退出者。

2、干预方法

2.1 EA组

行傍刺法，取左侧合谷穴及其旁开0.5cm处，采用0.30mm×25mm一次性针灸针直刺约15mm。得气后连接HANS-200A韩氏穴位神经刺激仪，选择连续波，频率2Hz，电流强度以受试者可耐受为宜（0.5～1mA），刺激时间为30min。

2.2 MT组

受试者进行凹槽钉板训练，按照从右到左、从上到下的顺序，用左手将25个钉子准确地放入钉板的25个凹槽孔。训练与观察指标测试采用同样的仪器（美国LafayetteInstrument），为了使二者有所不同，在训练过程中随机旋转钉板方向，每个方向为一组，共4组，每组间休息2min，以避免中枢和肌肉疲劳，训练时间约30min。

2.3 EA+MT组

电针干预后立即进行凹槽钉板训练，方法同EA组及MT组。

各组均仅干预1次。参考既往电针与运动皮层兴奋性的相关研究[7]，每组间洗脱期至少为2周。

3、电针结合运动训练对运动学习及运动皮层兴奋性的影响

3.1 观察指标

(1）凹槽钉板测试（GPT）完成时间[12]:GPT为常用的精细运动功能测试，常被用来评估运动缺陷患者的运动功能。在本研究中，受试者按照从右到左、从上到下的顺序，用左手将25个钉子准确地放入钉板的25个凹槽孔为完成1次测试任务。各个凹槽孔的方向不同，钉板总是摆放为正方向，用秒表记录受试者从拿起第1个钉子到放入最后1个钉子所用的时间。在试验开始前1d，受试者被要求熟悉钉板测试任务，直到每次完成测试的时间相对稳定，方可进行测试。

(2)TMS运动诱发电位（MEPs）平均波幅、静息运动阈值（rMT）、潜伏期。(1)用软尺测量受试者头部前后正中线（鼻根至枕后隆凸连线）及左右正中线（左右两耳屏连线），标记两线相交的中心点CZ,CZ至右耳屏方向5cm处的坐标点为MⅠ点，以MⅠ点为中心标记1个横竖相距1cm的九宫格。(2)经颅磁刺激器（Magstim200型，英国Magstim）选择单脉冲模式，采用八字线圈，线圈刺激强度从60%开始，线圈与前后正中线切线呈45°角，每次刺激时间间隔为3～5s。(3)受试者取坐位，连接肌电诱发电位仪（美国NicoletVikingQuest），记录电极接左手第一骨间背侧肌（合谷穴处），参考电极接第二指骨关节处，地线接尺骨茎突旁。在MⅠ点九宫格内各点逐点刺激。如肌电诱发电位仪未出现MEPs波幅，逐渐增加刺激强度，直到找出最大且相对重复的MEPs波幅，定为最佳刺激点。(4)记录最佳刺激点中能诱发出约1mV波幅的刺激量，用该刺激量检测各观察时间点的MEPs，并计算波幅平均值。最佳刺激点5次输出刺激中，有3次或以上能诱发出≥0.05mV的MEPs波幅时的最小刺激强度为rMT(39%～68%）。从开始刺激到诱发电位出现的时间为潜伏期。

分别于EA组及EA+MT组干预前（T0）、干预后（T1）、电针后30min(T2),MT组T0及T1时间点对以上指标进行评定与记录。

3.2 统计学处理

采用SPSS21.0软件对数据进行统计学分析。符合正态分布的计量资料用均数±标准差（s）或均数±标准误表示，组内各时间点比较采用单因素重复测量方差分析，组内两时点比较采用配对样本t检验，组间两时点差值比较采用两独立样本t检验，以P≤0.05为差异有统计学意义。

3.3 结果

(1）受试者一般资料

本研究共纳入12例受试者，其中男4例，女8例；年龄18～26岁，平均（22±1）岁。研究过程中无受试者脱落。

(2）受试者各分组不同时间点GPT完成时间比较

3组T0时间点GPT完成时间比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。与本组T0时间点比较，MT组T1时间点及EA组、EA+MT组T2时间点GPT完成时间缩短（P<0.01,P<0.05),EA组和EA+MT组T1时间点GPT完成时间差异无统计学意义（P>0.05）；与本组T1时间点比较，EA组、EA+MT组T2时间点GPT完成时间缩短（P<0.05,P<0.01）。EA+MT组T2时间点GPT完成时间短于EA组（P<0.05）。见表1。

(3）受试者各分组不同时间点MEPs平均波幅比较

3组T0时间点MEPs平均波幅比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。与本组T0时间点比较，3组T1时间点及EA组、EA+MT组T2时间点MEPs平均波幅均升高（P<0.05,P<0.01）；与本组T1时间点比较，EA组T2时间点MEPs平均波幅升高（P<0.05);EA+MT组T2时间点MEPs平均波幅差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

(4）受试者各分组不同时间点rMT和潜伏期比较

3组各时间点rMT和潜伏期比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表3。

4、讨论

研究[13,14]表明，针刺信息可通过传递触压觉的背柱（内侧丘系、脊髓）、丘脑前束以及传递痛温觉的脊髓（丘脑侧束），广泛激活中枢神经系统的各级中枢作用于感觉皮层，主要包括对侧初级体感皮层（SⅠ）以及双侧次级感觉皮层（SⅡ）。SⅠ与MⅠ之间有着广泛而密切的皮层内纤维投射联系，且具有躯体定位的特点[15]。SⅠ的感觉传入直接投射至MⅠ浅层[16]，然后激活MⅠ深层的椎体神经元[17,18]，最终通过皮质脊髓束投射至脊髓，调节躯体的运动[19]。既往多项研究表明，针刺能诱发生理及病理状态下运动皮层的可塑性变化。钟嘉明等[5]研究发现，电针健康受试者的合谷穴，能使对侧运动皮层手区兴奋性增强；He等[20]发现针刺健康受试者曲池穴和外关穴，其大脑运动皮层可塑性增强可持续至针刺后20min;Li等[6]以面瘫患者为观察对象，发现电针面部穴位可引起其对侧运动皮层面区兴奋性的增强；Lotze等[21]发现，腕部主动运动训练可诱导健康受试者对侧运动皮层的可塑性变化；Avanzino等[22]发现，健康受试者进行300次手指运动训练后，亦表现为对侧运动皮层的兴奋性增强。本研究结果显示，单纯电针合谷和单纯运动训练均可使对侧MⅠ的MEPs平均波幅升高，电针合谷的兴奋效应可持续至干预结束后30min，提示二者均可增强运动皮层的可塑性变化，与既往研究结果一致。

本研究结果显示，EA+MT组电针后30min的MⅠMEPs平均波幅基本维持在电针结束即刻的水平，波幅既没有因为运动训练而升高，也没有单纯电针后继续上升的趋势，提示生理状态下，电针结合运动训练对大脑运动皮层兴奋性没有协同效应。这一结果可以用再可塑性理论予以解释，也就是运动皮层的可塑性依赖其此前的激活历史（activityhistory)[23]。再可塑性的产生需要前期神经活动刺激，而这个前期刺激对随后的突触可塑性有3个方面的影响：对长时程抑制（LTD）的易化作用、对长时程增强（LTP）的抑制作用以及对LTP的易化作用[24]。MⅠ的前期刺激导致随后的LTP受到抑制的现象也被称为LTP饱和现象。因此，电针诱导的运动皮层兴奋效应已经达到饱和时，会阻断后续运动训练诱导皮层兴奋性的进一步增强。另外，BCM(Bienenstock-Cooper-Munro）理论是用来解释突触再可塑性的一个有力的证据，该理论指出，近期高度的突触活动历史使LTP样可塑性更难诱导。即MⅠ持续的兴奋性增强（LTP效应），使其再发生进一步的LTP样可塑性变化的可能性降低[25,26]。因此，在本研究中，EA+MT组前期的电针刺激使MⅠ兴奋性持续增强，从而抑制了后续运动训练对运动皮层的兴奋效应，导致其诱导MⅠ兴奋性进一步增强的可能性降低，因此MEPs平均波幅在电针结合运动训练后没有进一步升高。

本研究结果显示，EA+MT组对运动学习的作用较EA组进一步增强，提示电针结合运动训练对运动学习具有叠加效应，这与既往多项研究结果一致。Bisio等[27]研究发现，单纯周围神经电刺激和单纯运动训练均能显著提高MⅠ兴奋性；二者相结合时，预先的周围神经电刺激抑制了后续运动训练诱导皮层兴奋性增加的作用，但其运动学习能力仍持续增强。Jung等[28]研究表明，健康受试者接受诱导LTP的PAS刺激（中枢刺激和外周经皮电刺激相结合）后再进行运动训练，其运动学习能力显著增强。本研究主要观察MⅠ的可塑性变化在运动学习中的作用，发现电针能使MⅠ的兴奋性持续增加，并使其兴奋效应达到饱和。运动学习还涉及其他神经网络，包括前运动皮层、辅助运动皮层、小脑、纹状体系统等，因此，本研究结果只能说明电针结合运动训练使MⅠ的神经可塑性发生了再可塑性变化，导致MⅠ兴奋性不能继续升高；而运动学习涉及更广泛的神经环路，电针未能使参与运动学习神经环路的LTP效应完全达到饱和，所以电针结合运动训练依然能进一步促进运动学习。

临床研究[29,30]显示，针刺结合运动康复训练对卒中后肢体运动功能障碍的改善作用优于单纯针刺及单纯康复训练。本研究以健康受试者为观察对象，发现生理状态下电针结合运动训练对运动学习具有叠加效应，为临床上两者联合应用提供了可能解释。同时，本研究结果显示，生理状态下电针结合运动训练对大脑运动皮层兴奋性没有协同效应，与运动学习的叠加效应存在分离现象，这种分离现象在病理状态下是否存在，还需要今后进行进一步的临床研究加以验证。

参考文献:

[1]李瑞雨,王安然,杨思琪,等.针刺治疗脑卒中后肢体功能障碍的临床进展[J].中华针灸电子杂志,2020,9(1):23-27.

[5]钟嘉明,黄键澎,蒋丽,等.电针合谷穴所产生的运动皮层手面区之间的可塑性[J].针刺研究,2020,45(10):829-834.

[13]朱兵.系统针灸学[M].北京:人民卫生出版社,2015:92-93.

[29]谢丽琴,李丽霞,林忆诗,等.针刺治疗脑卒中后肢体运动功能障碍的Meta分析[J].中国医学创新,2018,15(11):118-122.

[30]黄馨云,夏秋芳,朱慧圉,等.运动针法联合康复训练治疗脑卒中后上肢痉挛性瘫痪疗效观察[J].中国针灸,2020,40(5).473-478.

文章来源：李洁枚,黄键澎,刘健华.电针结合运动训练对运动学习及运动皮层兴奋性的作用研究[J].中国针灸,2021,41(12):1365-1369.