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前庭重力感知网络的结构与功能连接:揭示感觉与运动回路的分工机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月09日 来源:Brain Communications 4.5
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本研究通过支持向量回归病变-症状映射(SVR-LSM)技术,揭示了右半球前庭重力感知网络的双通路机制。研究人员发现,同侧和对侧主观视觉垂直(SVV)偏斜分别对应着感觉主导的PIVC(顶岛叶前庭皮层)网络和运动相关的基底节-前额叶网络,为理解空间定向障碍和姿势控制障碍提供了新的神经环路基础。
在三维空间中精准感知重力方向对人类直立行走和空间导航至关重要。当内耳前庭系统受损时,患者会出现天旋地转的眩晕感,甚至无法判断哪边是"上"——这种现象被称为主观视觉垂直(SVV)偏斜。更令人困惑的是,脑卒中患者可能表现出两种截然相反的SVV偏斜:有些患者会不自主地将垂直线条向病灶侧倾斜(同侧偏斜),而另一些则偏向对侧(对侧偏斜)。这种方向性差异暗示大脑可能通过不同通路处理重力信号,但具体的神经机制始终成谜。
德国慕尼黑大学医院(LMU University Hospital)神经科的Julian Conrad团队在《Brain Communications》发表的重要研究,首次系统描绘了人类前庭重力感知的双通路网络。研究人员招募了107例右侧大脑中动脉梗死患者,采用半球穹顶法精确测量SVV偏斜角度,结合多模态影像分析技术,揭示了重力感知的"分工机制":同侧偏斜主要关联感觉整合网络,而对侧偏斜则涉及运动控制系统。
研究团队运用了三大关键技术:1)支持向量回归病变-症状映射(SVR-LSM)分析病变位置与SVV偏斜的定量关系;2)基于180例健康人7T弥散数据的断联图谱分析白质纤维束损伤;3)利用人类连接组计划(HCP)的静息态功能连接数据构建功能网络模型。所有患者均接受弥散加权成像(DWI)检查,病变区域经MRICROGL软件标注并标准化至MNI152空间。
感觉与运动重力感知网络
研究发现同侧SVV偏斜的病变集中在顶岛叶前庭皮层(PIVC),包括后岛叶长回(Ig)、顶盖OP2-3区等前庭核心区域。而对侧偏斜则额外累及基底节(苍白球、壳核)和腹侧前额叶皮层(BA44区)。这提示PIVC可能作为"中央处理器"整合双侧重力信号,而基底节通路专门处理对侧信号用于运动调控。
结构连接的特异性
断联图谱显示惊人差异:同侧偏斜主要破坏弓状束(AF)和极外囊,这些纤维连接前庭皮层与体感区;而对侧偏斜则影响上纵束II支(SLFII),这条"高速公路"将前庭信息输送至前额叶。更引人注目的是,研究者首次追踪到对侧通路通过丘脑延伸至内侧颞叶(嗅周皮层、内嗅皮层),这可能构成空间导航的"头部方向感知系统"。
功能网络的验证
功能连接分析完美印证了上述发现:同侧偏斜网络局限在前庭-眼动系统,而对侧网络则广泛连接运动皮层和小脑(IV小叶、VIIIB小叶等)。特别在基底节区,研究者观察到与对侧偏斜显著相关的功能连接模式,为"前庭-基底节环路"假说提供了直接证据。
这项研究建立了首个完整的人类前庭重力感知网络模型,其重要意义在于:1)解释了临床常见的SVV偏斜方向差异现象;2)揭示了基底节参与重力感知的新功能;3)为开发针对空间定向障碍的神经调控疗法(如前庭电刺激)提供了精准靶点。尤其对"对侧推动综合征"(患者顽固性地向患侧倾斜)的治疗具有启示意义——未来或可通过调控SLFII纤维束改善症状。
研究也存在一定局限:断联分析基于健康人数据,未能反映个体差异;左半球网络特征尚待探索。团队建议未来结合任务态fMRI,进一步验证双通路在姿势控制与导航中的分工机制。这项开创性工作为理解人类空间感知的神经基础树立了新标杆,相关发现有望推动眩晕障碍的精准诊疗发展。
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