《Neuroscience Insights》：Altered Proprioceptive Input During Passive Ankle Movements in Patients With Chronic Stroke: A fNIRS Study of Cortical Activity
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背景：卒中相关偏瘫常导致本体感觉受损，尤其在下肢；踝关节是平衡和姿势稳定的关键调节部位。尽管踝关节本体感觉对跌倒预防具有重要性，脑卒中人群多方向踝关节运动的皮质机制仍知之甚少。本研究通过考察复杂踝关节活动期间的实时脑活动来填补这一空白。目的：本研究旨在利用功能
背景：卒中相关偏瘫常导致本体感觉受损，尤其在下肢；踝关节是平衡和姿势稳定的关键调节部位。尽管踝关节本体感觉对跌倒预防具有重要性，脑卒中人群多方向踝关节运动的皮质机制仍知之甚少。本研究通过考察复杂踝关节活动期间的实时脑活动来填补这一空白。目的：本研究旨在利用功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS；一种无创光学成像技术）研究老年慢性卒中偏瘫患者在被动双轴踝关节运动期间的皮质激活模式。方法：采用fNIRS成像比较12例卒中患者与年龄匹配健康对照者在四种双轴被动踝关节运动期间的皮质激活。受试者取坐位，将偏瘫足置于定制踝运动装置上，接受四个方向的等速被动双轴踝运动：跖屈（plantarflexion，PF）、背屈（dorsiflexion，DF）、内翻（inversion，INV）和外翻（eversion，EV）。结果：与健康对照者相比，在广义线性模型（generalized linear model，GLM）中，内翻和外翻期间运动皮层的归一化β值出现显著负性变化（p<0.05）。卒中患者内翻期间的皮质激活显著低于其他运动（p<0.01）。结论：本研究采用fNIRS评估卒中存活者和健康对照者双轴踝运动期间的实时皮质血流动力学。研究结果揭示了与踝关节本体感觉相关的皮质活动的显著神经可塑性改变，提示卒中后感觉-运动处理发生根本性重组。
研究背景与目的：卒中后偏瘫常伴本体感觉损害，尤以下肢踝关节为重；踝关节本体感觉缺陷被认为是慢性卒中患者平衡障碍的最强预测因素之一。健康人可在多轴轨迹中较精确地匹配关节位置，而卒中存活者误差增大，原文提及“本体感觉比率”超过2.59与功能不稳和平衡下降相关。踝关节沿距小腿轴和距下轴完成跖屈（plantarflexion，PF）、背屈（dorsiflexion，DF）、内翻（inversion，INV）、外翻（eversion，EV）等双轴运动，轨迹复杂且非线性；既往影像多在训练后而非实时测量，卒中人群多方向踝运动的皮质机制仍不清楚。研究人员因此用功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS；无创光学成像）比较慢性卒中患者与年龄匹配健康对照者在被动双轴踝运动中的实时皮质激活，假设不同方向诱发的皮质活动不同，尤其复杂距下运动；并希望为双轴机器人康复设计提供神经生理学线索。
关键方法：横断面观察性比较。卒中患者来自康复医院住院患者（2017-10-11至2018-09-30），健康对照来自当地社区（滚雪球抽样）。坐位下将偏瘫足（对照为优势足）固定于定制踝运动训练器（Ankle Movement Trainer，AMT；双轴被动装置），以3°/s、15°行程行等速被动双轴踝运动（PF、DF、INV、EV），任务与休息各32 s，共两session。用31通道fNIRS记录，经NIRS-SPM和广义线性模型（general linear model，GLM）估计氧合血红蛋白（oxygenated hemoglobin，oxyHb）归一化β值；并行改良Ashworth量表（MAS；肌张力）与功能性步行分类（FAC；步行能力）评估。
研究结果
受试者：最初纳入15例卒中患者和15例健康对照，因fNIRS数据不完整或质量差各排除3例，最终各12例进入分析；卒中患者平均卒中后11.5±6.6年。研究未报告参与期间肌肉骨骼损伤等不良事件，所有受试者均签署书面知情同意。
代表性病例：通道位置与踝运动期间皮质激活：通过通道定位展示31通道覆盖前额叶皮质（prefrontal cortex，PFC）、辅助运动区（supplementary motor area，SMA）、初级运动皮质（primary motor cortex，M1）、初级躯体感觉皮质（primary somatosensory cortex，S1）和躯体感觉联合皮质（somatosensory association cortex，SAC）；代表性病例的oxyHb原始信号与血流动力学反应函数时间曲线显示一个通道在一个session中任务期与休息期的变化，说明该布局可记录被动双轴踝运动相关的实时皮质血流动力学反应。
组间与组内β值比较：通过GLM组间比较显示，DF和PF的归一化β值在卒中组与健康组间无显著差异；INV时Chs 7、8、9、12及EV时Ch8出现显著组间差异（p<0.05），涉及SMA与前运动皮质（premotor cortex，PMC）等运动相关区域。健康对照组中，除Ch2和Ch19在PF与INV间有显著差异外，其余同通道不同方向间无显著差异。卒中组内，INV皮质活动显著低于DF（Chs 2、7、8、9、15、16、18、29、30）、PF（Chs 7、8、9、11、12）和EV（Chs 3、8），部分比较p<0.01；涉及PFC、SMA与PMC、S1和SAC。由此，研究得出慢性卒中患者内翻相关皮质激活选择性降低的结论。
讨论部分总结：原文认为，INV时M1、PMC、SMA等运动相关区激活减弱，提示慢性卒中患者对距下关节被动活动的运动输出调节可能受损；INV/EV对不平地面适应和步态支撑期内外侧平衡重要。作者预先按解剖标志和10-20系统定义感兴趣区，而非事后选峰，以降低选择偏倚；并提出卒中组存在PFC上调、PMC侧化募集等重组模式。原文解释INV主要涉及腓骨长肌等较小肌肉、活动范围有限且常与DF/PF组合，结构性限制较少，故进入运动皮质的感觉传入可能较弱；这与同一患者人群和双轴AMT评估平台中本体感觉比率>2.59预测平衡障碍的结果相呼应。原文还认为，被动双轴方案可能通过强化传入回路、减少不适应共同收缩来重校准感觉-运动环路，但当前仅反映即时皮质反应。局限性包括样本量小且未预先计算、未作多重比较校正、对照滚雪球抽样、未评估步态/平衡/本体感觉等功能结局、仅研究被动运动、AMT可靠性和效度研究有限、fNIRS空间分辨率较低、仅用oxyHb而未分析脱氧血红蛋白（deoxygenated hemoglobin，HbR）、单次实验未考察纵向效应。
研究结论（翻译）：本研究表征了慢性卒中存活者对多平面、双轴踝关节活动的实时皮质血流动力学反应。利用fNIRS，研究表明偏瘫侧皮质仍对被动传入输入有反应，但与健康对照相比，其激活存在显著的地形学改变，尤其在内翻任务中。这些发现表明，慢性卒中脑虽发生神经可塑性重组，但控制距下关节运动学的本体感觉通路仍可被感觉驱动刺激接近并保持反应性。本研究可能对复杂双轴踝关节轨迹的实时皮质反应提供了新表征，超越了文献中常见的简化单轴踝关节。通过绘制这些多轴踝关节本体感觉输入，研究结果可能为开发下一代双轴踝关节康复机器人装置、靶向卒中恢复中的特定皮质通路提供神经生理学见解。未来研究应优先开展纵向干预，以确定重复被动运动方案能否将这些急性皮质激活转化为持续的神经可塑性重组和有意义的运动功能恢复。
