《Frontiers in Neuroscience》：Immediate large-scale cortical network changes following acupuncture in patients with disorders of consciousness: a resting-state fNIRS study
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摘要 引言：意识障碍（Disorders of Consciousness, DOC）涉及大规模脑网络的严重破坏。本研究采用功能近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）技术，考察了DOC患者针刺后即
摘要 引言：意识障碍（Disorders of Consciousness, DOC）涉及大规模脑网络的严重破坏。本研究采用功能近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）技术，考察了DOC患者针刺后即刻的皮层网络变化。方法：30名DOC患者在单次针刺水沟（GV26）、印堂（EX-HN3）和百会（GV20）前后即刻接受了静息态fNIRS记录。对氧合血红蛋白信号进行了功能连接和图论指标分析。结果：针刺后，平均正功能连接、全局效率和聚类系数均显著升高。后部连接、左半球内连接及额-后连接亦显著增强。在左侧布罗卡区、双侧初级躯体感觉皮层和右侧前运动皮层观察到更高的节点强度。个别边水平的变化在多重比较校正后不显著。讨论：单次针刺治疗后，大规模皮层网络组织出现了即刻差异，表现为更高的全局整合度以及更强的感觉运动-语言连接和额-后连接。这些发现反映了与针刺在时间上相关的一种急性皮层反应；需要对照纵向研究来确定针刺的特异性及临床意义。
研究背景、现存问题及研究必要性
意识障碍（Disorders of Consciousness, DOC）是一组获得性脑损伤后觉醒和觉知能力显著受损的严重神经疾病，包括昏迷、植物状态/无反应觉醒综合征（Vegetative State/Unresponsive Wakefulness Syndrome, VS/UWS）和微意识状态（Minimally Conscious State, MCS）。临床实践中，由于行为反应通常微弱、不一致甚至缺失，残余意识的评估仍然十分困难。超越床旁检查，来自神经影像和神经电生理的汇聚证据表明，意识依赖于包括丘脑-皮层、额顶、感觉运动和联合系统在内的分布式脑网络的协调活动。这种基于网络的观点增加了对能够捕捉干预相关脑功能变化的客观神经影像生物标志物的需求，以支持DOC患者的意识康复评估。
针刺已被用作神经康复中的辅助干预手段，并在临床上应用于长期DOC患者。促醒针刺方案通常包括颅面和正中线督脉穴位，如水沟（GV26）、印堂（EX-HN3）和百会（GV20）。然而，DOC患者针刺后即刻的皮层网络变化尚未得到充分表征。功能近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）尤其适合研究DOC患者的脑反应：便携、无创、床旁兼容，且比功能磁共振成像和正电子发射断层扫描更适合对无法耐受转运或无法在常规扫描环境中保持稳定的临床脆弱患者进行重复评估。静息态fNIRS还可评估自发低频血流动力学波动、区域间功能连接和皮层网络的图论属性。
解读DOC中针刺前后观察到的脑变化面临的主要困难是：数天或数周治疗后观察到的变化可能受自发波动、自然恢复、药物、常规康复和一般临床护理等多种并发因素影响。因此，采用即刻的受试者内针刺前后fNIRS设计，可减少个体间变异并限制长期临床混杂因素的影响，尽管该方法本身无法区分针刺特异性效应与自发短期波动或非特异性操作效应。这正是开展本研究的核心动机——通过刻画针刺前后的急性皮层网络差异，为理解DOC中残余网络的即时反应性提供系统层面的证据。
研究开展情况与总体意义
研究人员对30名DOC患者在针刺水沟、印堂和百会前后即刻进行了静息态fNIRS记录，分析了氧合血红蛋白（oxygenated hemoglobin, HbO）信号的功能连接和图论网络组织，考察了这些差异是否在前-后、半球间及感觉运动-语言子网络中呈现特定区域模式。主要发现是：针刺后记录到的皮层系统中出现了一种协调性转变——平均正功能连接、全局效率和聚类系数均显著升高，而正边密度未变；后部、左半球内和额-后部子网络连接呈名义上增强；节点强度增加集中在左侧布罗卡区（Broca area）、双侧初级躯体感觉皮层（Primary Somatosensory Cortex, PSC）和右侧前运动皮层（Premotor Cortex, PMC）。这些发现将先前fNIRS的局域观察和近期的神经表征方法拓展到了系统层面，表明床旁fNIRS是表征DOC急性网络反应性的一种可行方法。
主要关键技术方法
本研究采用探索性受试者内fNIRS设计。研究对象来自首都医科大学附属北京天坛医院神经外科意识障碍病房，于2025年3月至2026年4月期间招募，最终30名DOC患者（VS/UWS 13名，MCS 17名）完成全部记录并纳入配对分析，其中29人有完整临床信息。每名受试者在单次针刺水沟（GV26）、印堂（EX-HN3）和百会（GV20）前后即刻各接受10分钟静息态fNIRS记录（采样率20 Hz），获取双侧背外侧前额叶皮层、布罗卡区、额叶皮层、初级躯体感觉皮层和前运动皮层共10个皮层区域的HbO时间序列。数据分析包括：对去趋势后的HbO信号进行功率谱密度估计并计算低频振幅（Amplitude of Low-Frequency Fluctuation, ALFF）和分数ALFF（fractional ALFF, fALFF）；计算基于Pearson相关的功能连接矩阵（经Fisher z变换）；基于正加权连接矩阵计算图论全局指标（全局效率、聚类系数、正边密度）和节点强度；按解剖分组计算前后部、半球内/间、额-后部等子网络连接；以配对t检验比较针刺前后差异，并以Benjamini-Hochberg假发现率（False Discovery Rate, FDR）进行多重比较校正。
研究发现
1. 针刺后组水平功能连接普遍增高
针刺后静息态皮层耦合整体增强。组平均功能连接矩阵显示，针刺后多个皮层区域的正连接模式广泛增加，尤以涉及额叶和后部区域的连接增加最为突出，包括额-后部和跨区域交互作用。
2. 针刺后大规模静息态功能整合增强
在全网络水平，针刺后平均正功能连接（修正后q = 0.041, dz = 0.447）、全局效率（Global Efficiency, q = 0.041, dz = 0.468）和聚类系数（Clustering Coefficient, q = 0.041, dz = 0.422）均显著升高，而正边密度未发生显著变化。这表明针刺后的增强主要由现有正连接的耦合强度增加所驱动，而非可检测正连接数量的简单增加。
3. 针刺后变化在后部、左半球内和额-后子网络中最为突出
子网络分析显示，左半球内连接（名义p = 0.038）、后部连接（p = 0.011）和额-后部连接（p = 0.043）在针刺后呈名义上显著增加。但经FDR校正后，所有八项子网络指标均不再显著（所有q > 0.05）。因此，这些空间模式应被视为趋势性效应，需在更大样本中确认。
4. 针刺后节点强度增加集中在语言相关和感觉运动相关区域
节点分析中，左侧布罗卡区效应最强（q = 0.023, dz = 0.609），左侧PSC（q = 0.035, dz = 0.528）、右侧PSC（q = 0.035, dz = 0.497）和右侧PMC（q = 0.047, dz = 0.453）也显著增加。左侧PMC、左侧额叶及双侧DLPFC的增加经校正后不显著。总体而言，针刺后的网络重组集中在额-语言-感觉运动网络中。
5. 边水平连接变化呈分布性模式，但经FDR校正后不显著
多条连接在针刺后呈名义上增强，但无一在FDR校正后存活。这表明针刺前后的差异在系统层面（通过全局和区域网络组织的协调性转变）比在孤立成对连接层面更为明显。
6. 区域低频HbO波动呈趋势性变化但无稳健FDR校正差异
区域波动幅度指标（如左侧布罗卡区的ALFF和时间标准差）在针刺后呈名义上增加，但均未通过FDR校正，提示最可靠的针刺前后差异体现在功能协调而非局部振幅。
7. 探索性临床分析显示网络变化后预测因子的证据有限
按基线状态（VS/UWS vs MCS）分层，两组均显示针刺后网络指标增加，MCS组的数值增幅更大但组间差异不显著。年龄、性别、损伤时间和基线评分与主要网络变化之间未检测到经FDR校正后显著的关联，多变量线性模型亦未识别出稳定的独立预测因子。
总结与结论
讨论部分的核心要点是：本研究所观察到的模式应被视为记录到的残余皮层网络的一种急性重构，而非针刺特异性疗效或简单局灶激活效应的证据。更高的全局效率和聚类系数同时存在但不伴正边密度改变，提示现有正连接的权重增强；后部、左半球内和额-后部连接及语言-感觉运动相关节点强度的增强，涉及DOC中常受损的路径。由于缺乏假针刺对照、无行为疗效评估和纵向随访，且fNIRS仅覆盖浅表皮层而无法评估丘脑和脑干，目前无法确定针刺特异性、效应的持久性或临床预后价值。
结论：DOC患者在单次针刺水沟、印堂和百会后，静息态皮层功能连接和图论网络整合度显著升高。最大的针刺前后差异见于全局、子网络和节点水平，特别是后部、左半球内、额-后部以及语言相关和感觉运动相关区域。这些结果刻画了一种与针刺在时间上相关的即刻系统水平皮层网络模式，而非确立针刺特异性的神经调控作用或临床获益。需要对照纵向研究来确定其特异性、临床意义和预后价值。
