神经环路的兴奋
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脑卒中的精准康复
－神经环路的兴奋-抑制平衡与可塑性
Circulation. 2017; 135(8): 759-771.
卒中后恢复的主要决定因素
• 卒中后功能重建是客观存在的:
– 康复干预是有效的； – பைடு நூலகம்能重建与脑结构-功能重塑有关：
神经调控技术与脑可塑性
代偿方法
外周干预
神经调控
5
➢神经调控技术：
Szaflorski et al. 2011; n=8, ≦12months APHASIA Jorge et al. 2004; n=20, 14 months DEPRESSION
Barwood et al. 2011; n=12, 2-6 years APHASIA Kirton et al. 2008; n=10, ~6 years MOTOR
？？？
Neuroplasticity – “关键期”
?
正常脑
-
神经网络 兴奋-抑制平衡 （E/I balance）
脑血管病
局灶性损害
+
神经网络 兴奋-抑制失平衡 (E/I imbalance)
脑结构-功能网络正常 身体结构-功能正常
脑结构-功能网络受损 身体结构-功能障碍
运动 言语 吞咽 认知
慢性期
Weiduschat et al. 2011; n=14, ≦16 weeks APHASIA
Avenanti et al. 2012; n=30, >6 months MOTOR Takeuchi et al. 2008; n=20, >6 months MOTOR Wang et al. 2012; n=24, >6 months MOTOR
➢经颅磁刺激（TMS） ➢TBS（特殊序列的TMS） ➢经颅直流电刺激（tDCS） ➢经颅交流电刺激（tACS）
6
抑制性rTMS
1Hz, cTBS
Liepert et al. 2007; n=12, 7 days MOTOR
脑血管病
急性期
Khedr et al. 2009; n=36, 7-20 days MOTOR
E/I失平衡 E/I平衡恢复 脑功能重塑
脑血管病失语患者，TBS调控治疗后， 言语功能评价正确率由28%提高到58%
11
兴奋抑制失平衡与脑卒中精准康复
• 如何量化评价脑的兴奋抑制活动？ • 脑卒中患者什么时候出现兴奋抑制失平衡？ • 如何精准调控卒中后兴奋抑制失平衡？
E/I平衡的量化评价
脑电图? 事件相关电位?
Fregni et al. 2006; n=15, ≧12 months MOTOR Mansur et al. 2005; n=10, ≧12 months MOTOR
Hsu et al. 2013; n=12, 2-4 weeks MOTOR
Malcolm et al. 2007; n=19, ≦12months MOTOR Talelli et al. 2007; n=6, ≦12months MOTOR
亚急性期
兴奋性rTMS
5Hz and above, iTBS
Khedr et al. 2005; n=26, 5-10 days MOTOR
Khedr et al. 2010; n=48, 5-15 days MOTOR
Koch et al. 2012; n=20, <30 days NEGLECT Pomeroy et al. 2007; n=27, 27 days MOTOR
功能活动
结构连接
可塑性
兴奋-抑制平衡 （E/I balance）
功能连接
神经网络
• 兴奋－抑制平衡
– 竞争性抑制的神经生物基础
E/I 平衡
E/I 失平衡
双光子共聚焦显微镜下活体成像
GABA能神经长连接介导了经胼胝体竞争性抑制
R
正常小鼠
右侧皮层损害小鼠
右侧皮层损害+胼胝体切断
He X, … Xu GQ*, et al. Physiolo Behav. 2015; 151: 502-8.
• 行为学评价
– Morris水迷宫
before
after
Dendrite spines changes after cTBS
the lengths and complexities of dendritic and axonal arbors, as well as their spine and bouton densities, remain stable in adult mice for months after the surgery.
Excitation and inhibition walk hand in hand
Isaacson J, et al. Neuron. 2011, 72(2): 231–243
-
TMS-MEP地形图
神经纤维成像? 磁共振波谱分析?
+
fMRI-ALFF成像
13
TMS-MEP
E/I平衡的量化评价
ALFF
静息态ALFF分析与吞咽脑区 TMS-MEP呈显著正相关
14
Neuroplasticity – “关键期”
?
立体定位导航引导下的TMS刺激
E/I平衡是影响脑血管病康复的关键因素之一
偏瘫 失语 吞咽障碍 认知障碍
E/I平衡是维持正常脑活动的基础 E/I失平衡则是阻碍脑重塑的关键
Nature. 2010; 468(7321): 305-309. Science. 2011; 334(6062): 1569-157130.
半球间竞争平衡与失语
TBS治疗前 TBS治疗2周 TBS治疗4周
－神经环路的兴奋-抑制平衡与可塑性
Circulation. 2017; 135(8): 759-771.
卒中后恢复的主要决定因素
• 卒中后功能重建是客观存在的:
– 康复干预是有效的； – பைடு நூலகம்能重建与脑结构-功能重塑有关：
神经调控技术与脑可塑性
代偿方法
外周干预
神经调控
5
➢神经调控技术：
Szaflorski et al. 2011; n=8, ≦12months APHASIA Jorge et al. 2004; n=20, 14 months DEPRESSION
Barwood et al. 2011; n=12, 2-6 years APHASIA Kirton et al. 2008; n=10, ~6 years MOTOR
？？？
Neuroplasticity – “关键期”
?
正常脑
-
神经网络 兴奋-抑制平衡 （E/I balance）
脑血管病
局灶性损害
+
神经网络 兴奋-抑制失平衡 (E/I imbalance)
脑结构-功能网络正常 身体结构-功能正常
脑结构-功能网络受损 身体结构-功能障碍
运动 言语 吞咽 认知
慢性期
Weiduschat et al. 2011; n=14, ≦16 weeks APHASIA
Avenanti et al. 2012; n=30, >6 months MOTOR Takeuchi et al. 2008; n=20, >6 months MOTOR Wang et al. 2012; n=24, >6 months MOTOR
➢经颅磁刺激（TMS） ➢TBS（特殊序列的TMS） ➢经颅直流电刺激（tDCS） ➢经颅交流电刺激（tACS）
6
抑制性rTMS
1Hz, cTBS
Liepert et al. 2007; n=12, 7 days MOTOR
脑血管病
急性期
Khedr et al. 2009; n=36, 7-20 days MOTOR
E/I失平衡 E/I平衡恢复 脑功能重塑
脑血管病失语患者，TBS调控治疗后， 言语功能评价正确率由28%提高到58%
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兴奋抑制失平衡与脑卒中精准康复
• 如何量化评价脑的兴奋抑制活动？ • 脑卒中患者什么时候出现兴奋抑制失平衡？ • 如何精准调控卒中后兴奋抑制失平衡？
E/I平衡的量化评价
脑电图? 事件相关电位?
Fregni et al. 2006; n=15, ≧12 months MOTOR Mansur et al. 2005; n=10, ≧12 months MOTOR
Hsu et al. 2013; n=12, 2-4 weeks MOTOR
Malcolm et al. 2007; n=19, ≦12months MOTOR Talelli et al. 2007; n=6, ≦12months MOTOR
亚急性期
兴奋性rTMS
5Hz and above, iTBS
Khedr et al. 2005; n=26, 5-10 days MOTOR
Khedr et al. 2010; n=48, 5-15 days MOTOR
Koch et al. 2012; n=20, <30 days NEGLECT Pomeroy et al. 2007; n=27, 27 days MOTOR
功能活动
结构连接
可塑性
兴奋-抑制平衡 （E/I balance）
功能连接
神经网络
• 兴奋－抑制平衡
– 竞争性抑制的神经生物基础
E/I 平衡
E/I 失平衡
双光子共聚焦显微镜下活体成像
GABA能神经长连接介导了经胼胝体竞争性抑制
R
正常小鼠
右侧皮层损害小鼠
右侧皮层损害+胼胝体切断
He X, … Xu GQ*, et al. Physiolo Behav. 2015; 151: 502-8.
• 行为学评价
– Morris水迷宫
before
after
Dendrite spines changes after cTBS
the lengths and complexities of dendritic and axonal arbors, as well as their spine and bouton densities, remain stable in adult mice for months after the surgery.
Excitation and inhibition walk hand in hand
Isaacson J, et al. Neuron. 2011, 72(2): 231–243
-
TMS-MEP地形图
神经纤维成像? 磁共振波谱分析?
+
fMRI-ALFF成像
13
TMS-MEP
E/I平衡的量化评价
ALFF
静息态ALFF分析与吞咽脑区 TMS-MEP呈显著正相关
14
Neuroplasticity – “关键期”
?
立体定位导航引导下的TMS刺激
E/I平衡是影响脑血管病康复的关键因素之一
偏瘫 失语 吞咽障碍 认知障碍
E/I平衡是维持正常脑活动的基础 E/I失平衡则是阻碍脑重塑的关键
Nature. 2010; 468(7321): 305-309. Science. 2011; 334(6062): 1569-157130.
半球间竞争平衡与失语
TBS治疗前 TBS治疗2周 TBS治疗4周