卒中患者平衡与步行任务中的皮层活动特征：基于fNIRS神经影像学的感觉-运动整合机制研究

【编辑推荐】卒中后平衡与步行障碍的神经机制尚未阐明。研究者采用便携式功能近红外光谱(fNIRS)技术，首次系统比较了31例卒中患者在Tetrax平衡训练与AlterG反重力跑台行走时的皮层激活模式。发现步行任务显著增强双侧前运动皮层(PMC)与对侧初级体感皮层(S1)激活，功能连接(FC)分析揭示感觉-视觉网络(iOC-S1/M1)在步行中代偿性增强。临床相关性显示 Fugl-Meyer 评分与对侧PMC激活呈负相关(r=?0.537)，为靶向康复提供了神经生理学依据。

　　

卒中后患者常面临平衡障碍和步态异常的双重挑战，这些功能障碍显著增加跌倒风险并降低生活质量。尽管临床康复已取得进展，但大脑皮层如何协调感觉输入与运动输出以维持姿势稳定的神经机制仍不明确。传统神经影像技术如fMRI因设备限制难以在动态运动中应用，而新兴的便携式功能近红外光谱(fNIRS)技术为破解这一难题提供了新工具。

针对这一科学问题，研究人员开展了一项创新性横断面研究，通过fNIRS实时监测31例卒中患者（60±11.90岁）在执行Tetrax平衡训练与AlterG反重力跑台行走时的皮层血流动力学变化。研究聚焦前额叶、运动前区、初级运动皮层(M1)、初级体感皮层(S1)及枕叶皮层(OC)等关键脑区，采用小波振幅(WA)量化激活强度，小波相位相干性(WPCO)评估功能连接(FC)模式。

主要技术方法包括：1）使用便携式fNIRS系统采集运动任务中的氧合血红蛋白浓度变化；2）纳入首次单侧卒中超过3周的患者队列（缺血性卒中占87%）；3）通过Tetrax平衡训练平台与AlterG反重力跑台分别诱发平衡与步行神经活动；4）结合Fugl-Meyer量表和日常生活能力(ADL)评分进行临床相关性分析。

【结果】

皮层激活模式差异
步行任务引发双侧前运动皮层(PMC)与对侧S1显著激活(P<0.001)，而平衡任务中这些区域激活较弱。特别值得注意的是，对侧PMC激活与Fugl-Meyer评分呈负相关(r=?0.537)，提示运动功能较差患者需要更强代偿性募集。

功能连接动态重组
步行期间，同侧枕叶皮层(iOC)与对侧S1/M1的FC强度显著增强(P<0.05)，而平衡任务中这些连接减弱。这种任务依赖性重组表明视觉-体感整合对步行控制具有特异性贡献。

临床相关性发现
ADL评分与运动/枕叶区激活呈正相关(r=0.53-0.87)，证实皮层代偿机制与功能恢复直接相关。未观察到显著的半球偏侧化差异(P>0.05)，支持双侧神经重塑假说。

【讨论与意义】
该研究首次揭示卒中后感觉-运动整合的层级化代偿机制：1）步行自动性受损时，双侧PMC与对侧S1构成核心代偿网络；2）枕叶皮层(iOC)通过增强与运动皮层的功能连接参与视觉-前馈控制；3）临床评分与特定脑区激活的负相关关系，为"代偿性过度激活"理论提供了实证依据。这些发现发表于《Brain Research》，为开发基于神经标记物的个性化康复策略奠定了理论基础，特别是提示将视觉反馈训练融入传统运动疗法可能优化康复效果。研究局限性包括样本量较小和未评估长期训练效应，未来可通过纵向设计进一步验证这些神经可塑性模式的预测价值。