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功能神經(jīng)外科在腦研究中的地位和價(jià)值的知識(shí)
功能神經(jīng)外科是采用手術(shù)的方法修正神經(jīng)系統(tǒng)功能的異常，主要針對(duì)特定的神經(jīng)根、神經(jīng)環(huán)路、神經(jīng)元群(腦核團(tuán))及腦網(wǎng)絡(luò)，旨在改變病理生理過(guò)程，重建神經(jīng)組織的正常功能。下面是yjbys小編為大家?guī)?lái)的關(guān)于功能神經(jīng)外科在腦研究中的地位和價(jià)值的知識(shí)。歡迎閱讀。
什么是功能神經(jīng)外科
功能神經(jīng)外科是采用手術(shù)的方法修正神經(jīng)系統(tǒng)功能的異常，主要針對(duì)特定的神經(jīng)根、神經(jīng)環(huán)路、神經(jīng)元群(腦核團(tuán))及腦網(wǎng)絡(luò)，旨在改變病理生理過(guò)程，重建神經(jīng)組織的正常功能。功能神經(jīng)外科是神經(jīng)外科重要的組成部分，也是發(fā)展最迅速、最有活力和最具前景的分支學(xué)科之一。文獻(xiàn)報(bào)道，神經(jīng)外科各個(gè)亞專(zhuān)業(yè)相比較，功能神經(jīng)外科和脊髓脊柱神經(jīng)外科呈上升趨勢(shì)，而近年來(lái)國(guó)內(nèi)功能神經(jīng)外科的普及和蓬勃發(fā)展也可以作為佐證。
來(lái)自美國(guó)麻省麥戈文腦研究所的報(bào)道顯示，目前全球每4個(gè)家庭中就有一個(gè)深受腦疾病的困擾，為此美國(guó)每年經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)高達(dá)5000億美元。我國(guó)作為人口大國(guó)，正在快速進(jìn)入老齡化社會(huì)，帕金森病、癡呆等腦功能疾病總數(shù)高達(dá)9000萬(wàn)，且呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。盡管人類(lèi)對(duì)大腦的研究越來(lái)越深入，但目前多數(shù)腦功能疾病尚無(wú)根治或理想的治療方法。我們可以探索數(shù)光年外的宇宙，但對(duì)我們兩耳之間3磅重的大腦知之甚少。據(jù)此，美國(guó)和歐盟等相繼提出了“腦計(jì)劃”，旨在推動(dòng)對(duì)人腦的深入研究。功能神經(jīng)外科是未來(lái)腦計(jì)劃的重要研究平臺(tái)，也是最終受益的學(xué)科，美國(guó)腦計(jì)劃首年預(yù)算l億美元中就有7 000萬(wàn)用于功能神經(jīng)外科(神經(jīng)調(diào)控)的研究。
一、功能神經(jīng)外科的研究平臺(tái)
縱觀醫(yī)學(xué)發(fā)展的歷史，每當(dāng)一種新技術(shù)或新方法的出現(xiàn)，必將推動(dòng)某一領(lǐng)域或某一學(xué)科的快速發(fā)展。人類(lèi)腦科學(xué)發(fā)展的歷史某種程度上就是方法學(xué)更迭的歷史。1873年，顯微鏡和高爾基染色的發(fā)明推動(dòng)了人類(lèi)對(duì)單神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和生理功能的認(rèn)識(shí)，因其產(chǎn)生的“神經(jīng)元學(xué)說(shuō)”，構(gòu)成了現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)(1888年)。1929年，單神經(jīng)元電信號(hào)記錄系統(tǒng)的發(fā)明使得研究大腦皮質(zhì)功能成為可能。然而，隨著70年代后新的關(guān)鍵研究方法的涌現(xiàn)，包括多通道電信號(hào)記錄、功能磁共振成像、雙光子顯微鏡等，“神經(jīng)元學(xué)說(shuō)”的局限性逐漸凸顯，研究顯示腦的作用單元遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜�？偟膩�(lái)說(shuō)，現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)歷經(jīng)了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)單神經(jīng)元為功能基礎(chǔ)的“神經(jīng)元學(xué)說(shuō)”逐漸沉寂，目前更強(qiáng)調(diào)哺乳動(dòng)物大腦以多神經(jīng)元、神經(jīng)元群和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式運(yùn)作，運(yùn)行模式主要包括前饋網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)方式。
目前，腦科學(xué)的研究方法多種多樣，我們可以利用研究方法的兩種屬性對(duì)不同方法進(jìn)行分類(lèi)，即空間維度和因果關(guān)系屬性。
空間維度代表研究對(duì)象的層面，例如：基因芯片技術(shù)針對(duì)的是分子層面;細(xì)胞凋亡染色針對(duì)的是細(xì)胞層面;功能影像學(xué)針對(duì)的是腦區(qū)(神經(jīng)群)層面;而靜息態(tài)功能磁共振所針對(duì)的是腦網(wǎng)絡(luò)層面。
因果關(guān)系屬性是指研究方法本身揭示事物的本質(zhì)、展示其真實(shí)原理和機(jī)制的能力。因果關(guān)系屬性按照強(qiáng)弱分為3種：(1)弱因果關(guān)系的研究多為單純的觀察性研究，例如已有結(jié)構(gòu)影像研究提示，強(qiáng)迫癥患者眶額回皮質(zhì)體積較正常樣本縮小。然而，患者是否具有強(qiáng)迫癥和眶額回皮質(zhì)體積是否縮小，可能完全沒(méi)有因果關(guān)系，也可能受第3個(gè)獨(dú)立因素所影響。(2)中等因果關(guān)系的研究方法更加可靠，其主要為干預(yù)行為觀察腦的研究，例如任務(wù)態(tài)電生理研究，然而這樣的研究依然不能完全排除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的全部干擾因素(例如心理變化和檢查者的因素等)。(3)強(qiáng)因果關(guān)系的研究方法十分可靠，可以提供可信的結(jié)論，干預(yù)腦觀察行為的研究正屬于此類(lèi)。在功能神經(jīng)外科研究平臺(tái)上，通過(guò)腦深部電刺激術(shù)(deep brain stimulation，DBS)和癲癇患者皮質(zhì)電刺激的方法，可以進(jìn)行高選擇性的干預(yù)局部腦區(qū)觀察行為的研究。相對(duì)于基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)內(nèi)科及其他神經(jīng)外科，功能神經(jīng)外科平臺(tái)上的研究方法空間維度最廣、因果關(guān)系最強(qiáng)。正因?yàn)楣δ苌窠?jīng)外科在未來(lái)腦科學(xué)研究中特殊的地位，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)專(zhuān)家組為腦計(jì)劃制定的7項(xiàng)基本目標(biāo)中有3項(xiàng)均與功能神經(jīng)外科密切相關(guān)。
二、功能神經(jīng)外科平臺(tái)上腦科學(xué)研究的熱點(diǎn)
目前，可以應(yīng)用功能神經(jīng)外科研究平臺(tái)進(jìn)行高空間維度的腦科學(xué)研究。在腦區(qū)層面，1930年Forster和Penfield就開(kāi)始通過(guò)皮質(zhì)電刺激進(jìn)行腦功能研究，時(shí)至今日，該研究仍然用于探索新的皮質(zhì)功能定位，例如近年發(fā)現(xiàn)的前扣帶回對(duì)應(yīng)特定的厭惡面容——“憲兵帽子征”。目前，利用癲癇患者埋藏立體腦電圖(stereoelectroencephalogram，SEEG)和硬膜下電極(subdural)仍然是探討腦功能、研究腦網(wǎng)絡(luò)最為直接和理想的手段。與以往不同，如今對(duì)腦區(qū)功能的研究越來(lái)越側(cè)重于高級(jí)認(rèn)知功能。通過(guò)分析SubdurM高頻伽瑪頻段局部場(chǎng)電位，可以發(fā)現(xiàn)頂內(nèi)溝周?chē)べ|(zhì)與運(yùn)算功能有關(guān)，而頂葉內(nèi)側(cè)及后扣帶回參與記憶的提取功能。通過(guò)研究DBS治療帕金森病患者發(fā)現(xiàn)，丘腦底核局部腦區(qū)存在功能亞分區(qū)：從背外側(cè)到腹內(nèi)側(cè)分為運(yùn)動(dòng)區(qū)、聯(lián)絡(luò)區(qū)、邊緣區(qū)3個(gè)亞區(qū)，其分別與人類(lèi)的運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知和情感相關(guān)。
在神經(jīng)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)的空間維度層面上，對(duì)DBS治療運(yùn)動(dòng)障礙疾病的研究，使學(xué)者深入了解了基底節(jié)一丘腦一皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)環(huán)路;DBS用于治療癲癇驗(yàn)證了以海馬為核心的邊緣系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制;DBS用于治療阿爾茨海默病則使學(xué)者進(jìn)一步了解了Papez記憶環(huán)路系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)埋藏SEEG的癲癇患者的癥狀學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，額葉信息流由嘴側(cè)向尾側(cè)單向傳遞，其符合層級(jí)控制單向流動(dòng)理論。本研究團(tuán)隊(duì)利用靜息態(tài)功能磁共振的方法對(duì)接受迷走神經(jīng)電刺激的癲癇患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，迷走神經(jīng)刺激大腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的功能連接明顯增強(qiáng)。
利用功能神經(jīng)外科進(jìn)行強(qiáng)因果關(guān)系的臨床研究是目前腦科學(xué)研究的重點(diǎn)，基于神經(jīng)調(diào)控的可逆性、癲癇外科電極埋藏的符合倫理性，功能神經(jīng)外科領(lǐng)域的臨床試驗(yàn)可以直接在人腦上進(jìn)行強(qiáng)因果關(guān)系屬性研究，主要包括“干預(yù)行為觀察腦”和“干預(yù)腦觀察行為”的方式。對(duì)于干預(yù)行為觀察腦的研究，目前最為重要的方法為可感知DBS，其有助于發(fā)現(xiàn)電刺激中局部腦區(qū)出現(xiàn)的改變。而對(duì)于干預(yù)腦觀察行為的研究方法，比較成熟的方法是針對(duì)癲癇患者的閉環(huán)電刺激。
三、功能神經(jīng)外科的挑戰(zhàn)和發(fā)展途徑
自1997年美國(guó)FDA批準(zhǔn)DBS用以治療帕金森病以來(lái)，世界范圍內(nèi)DBS相關(guān)的基礎(chǔ)和臨床研究出現(xiàn)了每10年近5倍的極快速增長(zhǎng)。我國(guó)功能神經(jīng)外科在科研領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家存在巨大差距。
加強(qiáng)我國(guó)功能神經(jīng)外科應(yīng)用與基礎(chǔ)研究首先要強(qiáng)調(diào)多學(xué)科合作。功能神經(jīng)外科通過(guò)與計(jì)算機(jī)學(xué)科間的合作，在腦機(jī)接口領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)了人與計(jì)算機(jī)的信號(hào)轉(zhuǎn)換。通過(guò)與信息工程學(xué)合作的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，丘腦前核電信號(hào)早于癲癇發(fā)作，提示未來(lái)或許可以通過(guò)丘腦前核DBS治療頑固性癲癇的同時(shí)實(shí)現(xiàn)反饋式電刺激。總之，針對(duì)我國(guó)功能神經(jīng)外科的合作模式，應(yīng)形成診治合作“多學(xué)科”、研究合作“全鏈條”，同時(shí)具備快速轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)屬性的立體式合作網(wǎng)絡(luò)。
功能神經(jīng)外科高效的研究路徑：功能影像與癲癇外科的有機(jī)結(jié)合可以為腦科學(xué)研究提供因果關(guān)系極強(qiáng)的證據(jù)，研究過(guò)程簡(jiǎn)單、高效。以癲癇患者為研究對(duì)象，依次對(duì)其進(jìn)行功能神經(jīng)外科、顱內(nèi)電極信號(hào)采集以及皮質(zhì)電刺激的研究，在這一過(guò)程中學(xué)者可依次進(jìn)行干預(yù)行為觀察腦和干預(yù)腦觀察行為的研究。例如，對(duì)顳葉癲癇患者進(jìn)行上述研究流程發(fā)現(xiàn)，梭狀回“臉部識(shí)別”腦區(qū)在功能磁共振成像、皮質(zhì)電信號(hào)記錄和皮質(zhì)電刺激3個(gè)研究層面上的解剖位置高度一致。
我國(guó)功能神經(jīng)外科資源分配不均，面對(duì)龐大的患者群體，具有臨床、科研優(yōu)勢(shì)的功能神經(jīng)外科中心數(shù)量有限。多中心間合作交流有益于優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，尤其有利于進(jìn)行多中心臨床研究。
縱觀歷史，神經(jīng)外科醫(yī)生對(duì)神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)，遺憾的是在2014年之前，尚無(wú)神經(jīng)外科醫(yī)生有幸獲得“諾貝爾獎(jiǎng)”或“拉斯科獎(jiǎng)”。然而，就在美國(guó)宣布啟動(dòng)腦計(jì)劃的下一年度，素有“諾貝爾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”之稱(chēng)的美國(guó)拉斯科醫(yī)學(xué)大獎(jiǎng)授予了開(kāi)創(chuàng)性使用DBS治療運(yùn)動(dòng)障礙疾病的法國(guó)功能神經(jīng)外科專(zhuān)家Benabid教授和致力于基底節(jié)環(huán)路神經(jīng)功能研究的美國(guó)科學(xué)家Denabid教授。Benabid教授成為了首位獲得拉斯科獎(jiǎng)的神經(jīng)外科醫(yī)生，這是學(xué)術(shù)界對(duì)功能神經(jīng)外科的極大肯定和鼓舞。目前，全球的腦科學(xué)研究和腦計(jì)劃實(shí)施方興未艾，功能神經(jīng)外科一定會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
病因分類(lèi)
功能腦病還可以從病因上大致分為三類(lèi)
原發(fā)性
功能神經(jīng)外科是無(wú)影像學(xué)陽(yáng)性發(fā)現(xiàn)的所謂原發(fā)性疾病，多數(shù)的功能腦病可計(jì)入此類(lèi)。
癥狀性
導(dǎo)致功能異常的原因是腦內(nèi)明確的病灶，如蒼白球鈣化、殼核軟化、多發(fā)性硬化導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)功能障礙；基底節(jié)大理石樣變?cè)斐傻哪X癱；海馬硬化導(dǎo)致的典型顳葉內(nèi)側(cè)面癲癇；橋小腦角腫瘤壓迫繼發(fā)的三叉神經(jīng)痛、面肌痙攣和舌咽神經(jīng)痛等。
遺傳性
原發(fā)性震顫，亨廷頓病，肝豆變性（Wilson’s disease）和青少年肌震攣性癲癇等。
功能神經(jīng)外科從病因上命名和劃分疾病，是疾病分類(lèi)學(xué)中的最高境界，遺憾的是多數(shù)功能腦病的病因尚不清楚，姑且將其歸到原發(fā)性功能腦病。值得指出和高興的是，影像學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)致病灶的檢出率不斷提高，繼發(fā)的癥狀性疾病的比例越來(lái)越高，給診斷帶來(lái)了極大的便利。如癲癇患者的異位灰質(zhì)在高分辨率的MRI上可清楚地顯示出來(lái)，海馬硬化可有明確的顳葉內(nèi)側(cè)面FLAIR相的改變，入髓區(qū)血管的壓迫導(dǎo)致的顱神經(jīng)功能障礙通常在MRA檢查時(shí)有所提示。
應(yīng)用
帕金森病
將帕金森病的手術(shù)靶點(diǎn)定在蒼白球腹后內(nèi)側(cè)核和丘腦底核，是近年來(lái)手術(shù)治療帕金森病的重要進(jìn)展。微電極引導(dǎo)的蒼白球腹后內(nèi)側(cè)部切開(kāi)術(shù)（PVP）治療帕金森病是現(xiàn)代的代表性手術(shù)。單側(cè)PVP手術(shù)的近期療效很好，可以緩解帕金森病患者手術(shù)靶點(diǎn)對(duì)側(cè)肢體的肌僵直、運(yùn)動(dòng)遲緩和靜止性震顫，對(duì)左旋多巴導(dǎo)致的“異動(dòng)癥”和痛性痙攣有很好的療效。但對(duì)帕金森病的中線癥狀，如起步困難、步僵等癥狀改善不明顯，手術(shù)左旋多巴的量不能減少。其療效可以持續(xù)1-2年，以后隨著對(duì)側(cè)肢體的癥狀加重，先前手術(shù)帶來(lái)的好處逐漸會(huì)變得無(wú)足輕重。如果進(jìn)行 功能神經(jīng)外科
雙側(cè)的毀損手術(shù)，可能帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的并發(fā)癥，而且其兩年后的遠(yuǎn)期療效有著很大的不確定性。丘腦底核（STN）的毀損手術(shù)，只有極少數(shù)臨床中心的個(gè)別醫(yī)生進(jìn)行了嘗試，有極高的風(fēng)險(xiǎn)，容易出現(xiàn)偏身投擲或偏身異動(dòng)的副作用�，F(xiàn)代功能神經(jīng)外科的思想已傾向于盡可能在某些功能性疾病的治療中不進(jìn)行毀損性治療，而主張修復(fù)和改善有病變的大腦。毀損手術(shù)逐漸被深部電刺激術(shù)代替。丘腦底核的腦深部刺激術(shù)是功能神經(jīng)外科治療帕金森病的最新進(jìn)展。經(jīng)過(guò)多個(gè)臨床中心的研究表明，丘腦底核的DBS手術(shù)，不僅可以改善帕金森病的所有癥狀，包括“起步困難”、“步僵”等中線癥狀，而且還能減少左旋多巴的用量，對(duì)左旋多巴導(dǎo)致的副作用，如異動(dòng)癥、痛性痙攣都有很好的療效。
原發(fā)性震顫
丘腦Vim核毀損術(shù)對(duì)體位性和運(yùn)動(dòng)性震顫有很好的效果，但一般只做單側(cè)的丘腦毀損術(shù)，以改善一側(cè)肢體的功能。雙側(cè)Vim核的深部電刺激術(shù)，可以使震顫完全消失，沒(méi)有語(yǔ)言障礙和智能損害的并發(fā)癥。
肌張力障礙
盡管有報(bào)道認(rèn)為Gpi的毀損術(shù)對(duì)全身性的扭轉(zhuǎn)痙攣和痙攣性斜頸有較好的療效，但未見(jiàn)長(zhǎng)期追蹤的報(bào)道。根據(jù)國(guó)內(nèi)幾個(gè)臨床中心的經(jīng)驗(yàn)，毀損手術(shù)的長(zhǎng)期效果并不理想，并且可能帶來(lái)新的嚴(yán)重并發(fā)癥，如語(yǔ)言障礙和吞咽困難。Gpi的深部電刺激術(shù)從理論上不造成毀損病灶，不會(huì)造成新的嚴(yán)重并發(fā)癥，所以有一些臨床中心開(kāi)展了這方面的探索，取得較好的療效。
強(qiáng)迫癥
內(nèi)囊前肢切開(kāi)術(shù)（capsulotomy）對(duì)藥物治療控制失敗的嚴(yán)重強(qiáng)迫癥有較好的療效。該手術(shù)在上世紀(jì)中期就有人報(bào)道對(duì)精神分裂癥和強(qiáng)迫癥有療效。但有乏力、人格改變等副作用。這可能與當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件有關(guān)，使毀損的范圍偏大。現(xiàn)在高分辨的MRI及立體定向技術(shù)將手術(shù)靶點(diǎn)的毀損范圍嚴(yán)格限制在內(nèi)囊前肢，使該手術(shù)的副作用大大減少，大約有一半以上的患者能夠完全緩解強(qiáng)迫癥狀，并恢復(fù)正常的工作能力。唯一的副作用就是在術(shù)后幾周或幾個(gè)月有疲倦和主動(dòng)性缺乏。
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