《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Cortical neuromodulation by vibration-induced illusion of movement is observed in older individuals, but not in individuals with acute stroke: a cross-sectional fNIRS study
编辑推荐：
摘要
背景：随着全球人口老龄化，预计未来几年卒中发病率将增加。卒中常与上肢的感觉运动障碍相关，包括本体感觉缺陷，这些障碍会显著损害运动控制和生活质量。因此，理解生理性衰老和急性卒中如何影响本体感觉处理，对于制定针对性的康复策略至关重要。
方法：研究人员对28名
摘要
背景：随着全球人口老龄化，预计未来几年卒中发病率将增加。卒中常与上肢的感觉运动障碍相关，包括本体感觉缺陷，这些障碍会显著损害运动控制和生活质量。因此，理解生理性衰老和急性卒中如何影响本体感觉处理，对于制定针对性的康复策略至关重要。
方法：研究人员对28名年轻、30名老年和23名急性卒中个体，在肱三头肌远端肌腱处施加振动诱导的运动错觉。在健康参与者中，振动施加于双臂，而在急性卒中参与者中，振动施加于患侧左臂。振动诱导运动错觉的施加分为有或无振动手臂视觉反馈两种条件。每种条件包含6次15秒、80赫兹的振动。错觉使用标准化运动错觉程序（Standardized Kinesthetic Illusion Procedure，SKIP）量表进行量化，同时通过功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）评估额顶叶和感觉运动区域内的大脑血流动力学活动，即通过氧合（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）浓度的变化进行测定。随后，建立了激活图谱，并比较了各组的大脑血流动力学和功能性神经效率。
结果：与年轻人相比，老年人在额顶叶和感觉运动皮层表现出更广泛的双侧激活，提示本体感觉处理过程中存在与年龄相关的神经募集变化。相比之下，急性卒中参与者在任务相关皮层激活方面无显著表现，并且与两个健康组相比，其总体大脑活动减少。尽管存在这种激活减少，但急性卒中参与者的神经效率与老年参与者相当。
结论：综上所述，这些发现表明，在卒中后早期，保留的补偿机制可能仍被调动，并提示振动诱导运动错觉在限制与年龄相关的本体感觉衰退以及支持卒中后早期康复方面具有潜在应用价值。
临床试验注册号：NCT06218563—2024年1月12日。
图形摘要
一、研究背景与目的
随着全球人口老龄化加剧，预计未来数十年卒中发病率将持续攀升。卒中患者常伴有上肢感觉运动障碍，其中本体感觉缺陷尤为突出，可严重影响患者的运动控制能力与生活质量。尽管振动诱导的运动错觉（vibration-induced illusion of movement，VIM）作为一种非侵入性本体感觉刺激手段，在神经调控和促进运动功能恢复方面展现出潜力，但其在急性卒中患者中的皮层处理机制尚属未知。既往研究主要聚焦于慢性期卒中患者或健康人群，对急性期患者VIM相关的感觉运动与额顶叶皮层激活是否保留或改变，缺乏系统性证据。因此，明确VIM在急性卒中阶段的神经相关性，对于评估其作为神经调控策略促进卒中后上肢运动恢复的可行性至关重要。该研究旨在利用功能性近红外光谱技术（fNIRS），探讨视觉反馈如何调节健康年轻人、生理性衰老个体及急性卒中患者的VIM皮层神经相关性，并比较三组间的激活模式与神经效率。
二、研究方法概述
该横断面研究在法国奥尔良大学医院中心的神经内科和血管科开展，招募了28名健康年轻人、30名健康老年人及23名急性卒中患者（右侧大脑半球首次缺血性或出血性卒中，伴左侧上肢运动障碍）。研究采用80赫兹、振幅1-2毫米的振动刺激施加于肱三头肌远端肌腱，每位健康参与者接受左右臂各两种条件（有/无视觉反馈）的振动，每种条件含6次15秒振动；卒中患者仅接受患侧左臂振动。VIM行为学评分采用标准化运动错觉程序（SKIP）量表量化。同步使用两套便携式连续波fNIRS系统（Brite MKII和MKIII，Artinis Medical Systems，荷兰）以25赫兹采样率、760和842纳米双波长记录额顶叶与感觉运动区域的含氧（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）浓度变化。数据预处理包括信号质量评估与通道剔除（采用QT-NIRS，质量阈值0.75）、基于时域导数分布修复的运动伪迹校正、0.01-0.08赫兹带通滤波及短通道回归以去除浅表生理噪声。采用基于修正比尔-朗伯定律的血红蛋白浓度转换，并基于广义线性模型与beta值进行通道激活统计，结合错误发现率（FDR）多重比较校正。此外，定义了功能性效率比值（functional efficiency ratio，fER）以评估神经效率。
三、研究结果
人口学与行为学数据：三组在性别和利手性上无显著差异，但年轻人组被拒绝的通道数显著多于老年人组，且差分路径因子显著低于其他两组。行为学方面，健康年轻和老年参与者在无视觉反馈条件下左右臂的SKIP总分均显著高于有视觉反馈条件；而急性卒中患者在有无视觉反馈间的SKIP总分差异不显著，且无视觉时其总分显著低于两个健康组。
振动条件对每组大脑激活的影响：健康年轻参与者在右臂振动有视觉反馈时，额顶叶区域出现双侧显著激活；无视觉反馈时未见额叶激活，但观察到对侧躯体感觉区激活。左臂振动有视觉反馈时，对侧额顶叶、感觉运动区及躯体和下顶叶区域激活；无视觉时仅见双侧下顶叶区域激活。与年轻人相比，老年参与者在右臂振动无视觉时表现出双侧额顶叶、运动区及对侧躯体感觉区更广泛的激活；左臂振动无视觉时，对侧额顶叶和感觉运动区激活更加广泛，并伴有同侧感觉运动和顶叶区激活。相比之下，急性卒中患者在两种视觉条件下均未观察到显著的任务相关皮层激活。
脑血流动力学与神经效率的组间比较：对振动侧对侧感兴趣区域beta值的混合设计方差分析显示，在无视觉反馈条件下，急性卒中患者的皮层活动显著低于两个健康组，提示卒中后早期存在总体大脑活动减少。然而，基于SKIP评分与对侧beta值计算的功能性效率比（fER）分析发现，急性卒中组的神经效率与老年组相当。
四、讨论与结论
研究结果表明，生理性衰老与急性卒中对VIM的皮层处理具有不同影响。老年人大脑在VIM处理中表现出更广泛的双侧神经募集，这可能是一种代偿性机制，以维持与年轻人相当的行为表现。相比之下，急性卒中患者尽管任务相关的皮层激活缺失且总体脑活动减少，但其神经效率并未显著恶化，提示卒中后早期可能仍保留一定的代偿网络。这一发现具有重要临床意义，支持将VIM整合入卒中后早期神经调控与康复策略以限制年龄相关的本体感觉衰退，并促进运动功能恢复的潜力。然而，研究为横断面设计，样本量有限，且fNIRS的空间分辨率相对fMRI较低，未来仍需纵向研究进一步验证VIM在急性卒中康复中的长期效果及神经可塑性机制。该研究发表于《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》。
