功能性磁共振成像技術(shù)在腦功能活動探測中的應(yīng)用

功能性磁共振成像技術(shù)在腦功能活動探測中的應(yīng)用

咀嚼活動通常被認為是一個復(fù)雜的過程，伴隨著節(jié)奏和神經(jīng)反射活動。咀嚼器官有多種功能,諸如咀嚼、吞咽、消化、呼吸、語言和表情交流,甚至還參與血液循環(huán)、分泌等。近年來,咀嚼中的腦刺激效應(yīng),可能會阻止癡呆發(fā)展的觀點引起了科學(xué)家廣泛的重視。最近動物實驗研究顯示,咀嚼是與老年組動物的學(xué)習能力和記憶力改變有關(guān)的一個重要因素。用正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)(PET)發(fā)現(xiàn)咀嚼時人腦的廣泛區(qū)域是激活的,暗示它與腦高級活動有關(guān)。功能性核磁共振技術(shù)是一種用來研究咀嚼的新手段。它相對的高分辨率和相關(guān)活動是PET所不能及的。為了揭示咀嚼時腦的活動方式和其與年齡的關(guān)系,我們應(yīng)用了回波平面成像梯度回波序列技術(shù)并結(jié)合計算機進行分析。1材料和方法1.1測試對象此項調(diào)查有8個健康自愿者,其中男性7例,女性1例,年齡19~52歲,全部為右利手者,身體健康無精神病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病史。1.2切片和運動方法應(yīng)用GE公司1.0-Tsigna磁共振成像系統(tǒng),自愿者被放在掃描儀內(nèi),仰臥位并頭顱固定。采用常規(guī)回波平面成像梯度回波技術(shù),切片由通過腦的一系列高分辨率T1加權(quán)成像的冠狀面和橫軸面組成。從額極到枕葉做了7mm厚的連續(xù)切片,平面分辨率為3mm×3mm。橫軸面取自大腦至小腦,通過第Ⅰ軀體運動皮層冠狀切片選用了最大值切片。在大多數(shù)被觀察對象中5張冠狀切片選用了腦覆蓋區(qū)域。橫軸面切片選了3張大腦切片和2張小腦切片。自愿者做4次咀嚼運動。每次運動10s,休息20s。在兩分半鐘的運動中,每張切片得到了50幀連續(xù)性的功能性核磁共振圖像。功能性核磁共振信號強度的改變是通過統(tǒng)計學(xué)分析相關(guān)系數(shù)進行評價。數(shù)據(jù)分析采用funtool工作站和有關(guān)分析軟件做的。2結(jié)果2.1咀嚼時功能性核磁共振圖像信號顯著加強所有被觀察者,咀嚼時中央前回和中央后回的下外側(cè)部均有信號增強,對應(yīng)的大腦皮質(zhì)為第Ⅰ軀體運動區(qū)和第Ⅰ軀體感覺區(qū)。如圖1所示,結(jié)果取自4例被觀察者的一系列冠狀切片。腦高分辨率核磁共振圖像顯示:箭頭指向處表明信號的增強,經(jīng)統(tǒng)計學(xué)處理后有統(tǒng)計學(xué)意義。說明咀嚼時功能性核磁共振圖像信號顯著加強。在每一個被觀察者激活區(qū)域是不對稱的。在A、B被觀察者,激活的部位主要在左半球,而C、D被觀察者則在右半球。在每一例中,至少出現(xiàn)了兩個激活區(qū),一在中央前回,二在中央后回。2.2額中回、額下回、第肢體運動區(qū)從橫軸面數(shù)據(jù)來看,咀嚼時有多個部位被激活。除了中央前回、中央后回外,還有額中回、額下回、顳上回和第Ⅱ軀體運動區(qū),如圖2所示,在A、B被觀察者中,額中回和額下回均可見激活區(qū),而在C者的額葉則無激活區(qū)。三者的中央前回、中央后回和第Ⅱ軀體運動區(qū)均有激活區(qū),但B者第Ⅱ軀體運動區(qū)卻可見明顯的激活區(qū)。2.3振圖像的增強在所有被觀察對象中,咀嚼時第Ⅱ軀體運動區(qū)的功能性核磁共振圖像均增強,如圖3所示。3例中2張采用了橫軸面,1張用冠狀切面。第Ⅱ軀體運動區(qū)的激活區(qū)域并不限于某一處,它可出現(xiàn)于多處。結(jié)果表明:激活區(qū)有優(yōu)先權(quán),右半球有優(yōu)勢。2.4第肢體運動皮質(zhì),第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì),第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì),第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)。第肢體運動皮質(zhì)圖4展示了兩個典型例子。A例是19歲學(xué)生,B例是52歲的自愿者。第Ⅰ軀體運動皮層、第Ⅰ軀體感覺皮層和第Ⅱ軀體運動皮層都有激活區(qū)。但是年輕者雙側(cè)的額區(qū)也有激活,即額上回、額中回、額下回均有激活區(qū),其視區(qū)有時也有激活區(qū)。3討論3.1第肢體運動區(qū)本研究揭示:①咀嚼時激活了腦的不同區(qū)域;②在每一次咀嚼中都有優(yōu)勢半球;③在咀嚼時,第Ⅰ軀體感覺區(qū)較第Ⅰ軀體運動區(qū)變化更多;④年輕者較年長者其額葉有更廣泛的激活;⑤雙側(cè)島葉更被強大激活。中央前回和第Ⅱ軀體運動區(qū)的激活對控制顎和舌肌群的運動系統(tǒng)更有意義。3.2咀嚼與神經(jīng)元運動相關(guān)的信號分析咀嚼與老年化關(guān)系長期以來被關(guān)注。但是,并沒有直接證據(jù)顯示咀嚼能減緩人老年化的進程。牙的缺少能明顯減低吞咽的閾值,在老年被觀察對象中常發(fā)生他們樂于吞咽的現(xiàn)象。老年人牙健康狀況調(diào)查如下:老年性癡呆者較無此病的人有許多無功能的和不可恢復(fù)的牙齒,且他們聽力更差。運動實驗顯示:切斷鼻毛的動物,其嗅覺低下,顎與鼻毛在一系列活動中均有重要的作用。包括迷宮練習、空間定位、游泳、深度感知、紋理覺等。在另一項研究中,用老年化模型SAM-P18,發(fā)現(xiàn)切斷牙齒的老鼠咀嚼活動減少,海馬神經(jīng)元染色顯示c-fos減少,齒狀回顆粒染色顯示c-fos減少,并伴有迷宮缺損,相反咀嚼時卻有豐富的外周神經(jīng)分布和不相稱的中樞表達。實驗表明:少做咀嚼運動會加速神經(jīng)細胞老化。額葉前部皮質(zhì)在許多研究中被涉及。一些與運動(眼球運動和語言)有關(guān)。實驗提示:額前部的皮質(zhì)活動與注意力、短期記憶、情感辨別、運動行為的復(fù)雜性都有關(guān)。例如:預(yù)準備、運動、說話。最近數(shù)據(jù)顯示咀嚼時年輕人與老年人腦的激活部位是有區(qū)別的。年輕人有廣泛的腦區(qū)域激活,包括額葉。老年人額葉則很少被激活。咀嚼是一種反射活動,信號從三叉神經(jīng)傳至第Ⅰ軀體運動皮層,然后刺激了與咀嚼有關(guān)的同側(cè)第Ⅰ軀體運動皮層。神經(jīng)元與運動皮層的連接是非常復(fù)雜的。軀體運動皮層與腦的功能密切相關(guān)。它常與額葉結(jié)合。證據(jù)顯示電刺激有利于神經(jīng)突觸形成,感覺神經(jīng)元的切除會導(dǎo)致神經(jīng)元老齡化。當咀嚼時,額葉有廣泛的刺激,有助于建立與咀嚼有關(guān)的高水平的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。例如:味覺參與、事件記憶、表情活動甚至更多。老年人多咀嚼可阻止老年癡呆的進程,更多細節(jié)有待于進一步研究。(本文圖1~4見封3)圖版說明圖1冠狀面圖像。箭頭指向中央后回。箭頭指向處表明信號增強區(qū),即代表激活區(qū)。圖2橫軸面圖像。箭頭指向處表明信號的增強區(qū),即代表激活區(qū)。圖32張為橫軸面圖像,中間1張為冠狀面圖像。箭頭指向第2軀體運動區(qū)。箭頭指向處表明信號增強區(qū),即代表激活區(qū)。圖4A例是19歲學(xué)生,B例是52歲的自愿者。箭頭指向額葉。箭頭指向處表明信號增強區(qū),即代表激活區(qū)。ExplanationoffiguresFig.1TheimageofcoronarysectionThearrowpointstopostcentralgyrus,thepositionthatarrowpointstoisactiveregion.Fig.2Theimageoftransversesection.Thepositionthatthearrowpointstoisactiveregion.Fig.3Themiddleoneiscoronarsectionimage,theothertwoaretranrsversesectionimage.Thearrowpointstothesecondsomatiemotorarea.Thepositionthatthearrowpointstoisa