急性皮质下缺血性卒中后对侧中央前回的功能重组及其与基因表达谱的关系

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Functional reorganization of the contralesional precentral gyrus following acute subcortical ischemic stroke and its association with gene expression profile

　　

摘要

背景

缺血性中风后的运动功能恢复涉及复杂的功能重组，但其背后的分子和细胞机制仍不甚明了。本研究结合纵向神经影像学数据与全脑转录组数据，旨在分析皮层下缺血性中风后运动功能恢复过程中的功能动态及其基因表达变化规律。

方法

我们招募了34名急性右侧皮层下缺血性中风患者以及32名年龄和性别匹配的健康对照者。所有参与者都接受了基线状态下的功能性磁共振成像检查，其中22名患者还完成了3个月的随访扫描。我们通过低频波动幅度（ALFF）来评估自发性神经活动，随后针对ALFF存在纵向变化的区域进行基于种子的全脑功能连接分析。接着，我们运用偏最小二乘回归法，将ALFF的纵向变化与艾伦人类大脑图谱中的转录组数据建立空间关联，从而确定与这些ALFF变化空间相关的基因表达谱。之后，这些基因又经过了功能富集分析和细胞类型特异性分析。

结果

与健康对照者相比，急性期中风患者在对侧中央前回的ALFF值显著降低。在3个月的随访中，该区域的ALFF值显著上升，同时其与同侧对应区域的脑间功能连接也有所增强。重要的是，ALFF和脑间功能连接的这些纵向变化与运动功能恢复情况存在显著相关性。通过偏最小二乘回归分析，我们进一步确定了与观察到的ALFF变化空间相关的特定基因表达谱。这类基因主要存在于兴奋性和抑制性神经元中，且与突触结构和信号传导密切相关。

结论

通过将宏观层面的影像学动态与微观层面的分子特征相结合，本研究表明，在皮层下缺血性中风的亚急性阶段，对侧中央前回在运动功能恢复过程中起着辅助作用，而神经元突触可塑性可能是其潜在机制。总体而言，这些发现为制定针对不同阶段的脑间抑制干预策略提供了依据。