术中直接电刺激研究运动与语言相互作用的神经结构

法国洛林大学CHRU-Nancy神经外科的Fabien Rech等应用直接电刺激（direct electrostimulations，DES）揭示语言与运动功能的皮质-皮质下网络结构的组成，及其在相互影响中的作用，结果发表在2020年5月的《Brain and Cognition》在线。

——摘自文章章节

【Ref: Rech F, et al. Brain Cogn. 2020 Jul;142:105583. doi: 10.1016/j.bandc.2020.105583. Epub 2020 May 19.】

研究背景

语言与运动功能之间的相互作用，一直是大脑发育和病理学模型的研究课题。运动系统对语言功能的作用已采用神经影像学结合非侵入性脑刺激法进行研究。然而，对于这种相互作用可能涉及的神经结构基础知之甚少。法国洛林大学CHRU-Nancy神经外科的Fabien Rech等应用直接电刺激（direct electrostimulations，DES）揭示语言与运动功能的皮质-皮质下网络结构的组成，及其在相互影响中的作用，结果发表在2020年5月的《Brain and Cognition》在线。

研究结果

直接电刺激已广泛应用于脑外科手术，并揭示皮质和皮质下功能结构上的许多组织连接。Fabien Rech等研究的第一部分，重点是分析通过DES明确语言与运动之间的功能和结构关系。第二部分报道117例低级别胶质瘤患者在清醒状态下手术时，DES术中检测言语与运动的皮质结构的空间分布和连接的初步结果。由于文章篇幅关系，本编译稿仅阐述参与运动与语言相互作用的神经结构。

研究者在患者执行认知或运动任务时，向脑部进行DES。受到刺激的皮质或皮质下结构出现虚拟的暂时性损伤，从而可以让外科医生认识到该结构切除后的功能后果，目的在清醒手术下切除肿瘤或癫痫病灶时保留脑功能。

过去，运动功能定位是在术中刺激皮质某部位引起相应的肌肉收缩，即发生阳性运动反应（PMR），外科医生可即刻停止操作，避免永久性运动障碍的发生。在清醒手术或全身麻醉下，皮质和皮质下水平的运动功能定位可以通过运动诱发电位监测完成。据报道，PMR确定初级运动皮质（M1）上的功能区按相应的躯体特定部位排列分布，如中央前回（precentral gyrus，preCG）、运动前区、额上回（SFG）和额中回（MFG）。在皮质下水平，通过PMR对锥体束进行鉴定。在大脑半球的内侧面，刺激旁中央小叶和辅助运动区（SMA）诱发PMR。刺激SMA观察对侧单肢体或上下肢体，甚至同侧或双侧肢体的活动。从旁中央小叶向前向后刺激，可发现广泛的下肢、上肢和头部的体感分布。

在清醒状态下定位脑功能图的目的是，在肿瘤切除过程中识别语言功能区。由于个体间的变异性和大脑的可塑性，术前无法预测大脑皮质语言表达的确切部位，需要在病灶切除过程中实时监测。造成言语失能、语义和语音障碍的皮质区位于左半球的额下回（IFG）和额中回（MFG）、颞上回（STG）和颞中回（MTG）、缘上回（SMG）和角回（AG），远远超过Wernicke区范围。言语停止是通过诱发双侧腹侧前运动皮质（ventral premotor cortex，PMv），而不是通过经典的Broca区。刺激中央前后回可引发发音紊乱。刺激大脑半球内侧面，辅助运动区和辅助运动前区的交界处以及SMA可引起言语停止、言语犹豫或发声减慢，比患者的上肢运动障碍出现更早。

辅助运动区（SMA）通常指以preSMA为前缘和旁中央小叶的前部为后缘之间的区域，该部位在整体连续活动中扮演着不同的角色。通过DES，可以识别相应的躯体特定功能区和从前至后描绘语言和运动功能的排列图。在皮质刺激过程中，诱发言语和运动反应并不罕见。刺激preSMA可导致命名不能症，但不伴有运动障碍。因此，preSMA参与词汇系统，特别是与MFG和IFG的连接；而与PMv连接的SMA更大程度地参与语音生成。上述研究结果说明，在SMA水平上，运动网络和语言网络的密切关系和相互作用。事实上，SMA复合体中很难找到引发运动和语言的特定的相应模块，因此作者假设语言和运动功能是在同一个结构同一时间实施处理，SMA是处理行为时间方面的基础。这符合功能可见性理论，即说话与运动两种行为发生竞争，由于同一交换系统处理，所以在言语和非言语交流的框架内，出现手势协调言语的现象。

最近出现一个阴性运动反应（negative motor response，NMR）的新概念，指电刺激后出现运动中断而不出现意识丧失症状。DES证实，先前神经影像学研究报告的运动前皮质分离现象，是发生在preCG，即背侧前运动皮质（PMd）和PMv。上肢功能区的NMR集群可分为4部分。运动前皮质分离通过两个半球上的preCG的两个以上集群，反映语言的NMR。语言NMR的集群广泛分布在preCG上，而且是远离Broca的区域；运动前皮质的很大一部分在两个半球语言功能上发挥作用。NMR集群可能具有不同的功能。因此语言与上肢功能区的NMR集群可分布成多个子区域；这些子区域的分布可能按执行相同任务的“物以类聚”法排列；同时与半球内侧面皮质相对应，表明语言和运动活动的多个过程都发生在preCG的水平上。

刺激白质通路额斜束（frontal aslant tract，FAT）和额叶纹状体束（fronto-striatal tract，FST）可以引起言语停止和上肢功能的NMR，说明参与语言和运动活动的神经纤维紧密相邻，可能同时接受刺激，也可能一根纤维束同时具有两种功能。这些神经纤维可能来源于同一皮质部位，或是传送到同一个靶点。FAT连接SMA和PMv，都与运动启动和语言有关。FST与基底神经节相连，参与形成皮质-基底神经节-皮质的负责行为选择的环路。皮质下刺激证实词汇-语义系统之间的关系，词汇-语义系统更靠近嘴侧，依赖FAT和FST的前部结构；语言-运动系统更靠近尾部，依赖FAT和FST的后部辅助。综上所述，以上研究结果表明，控制语言和运动的结构广泛分布于额叶，并由同一个多模态皮质-皮质下网络所支配。

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