《Frontiers in Neurology》：Effects of single-modality sensory stimulation on brain function in patients with prolonged disorders of consciousness: a near-infrared spectroscopy-based study
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专业摘要翻译：
目的：探讨四种单模态感觉刺激对长期意识障碍（pDOC）患者脑功能网络的影响，并阐明不同感觉刺激与患者意识水平改善之间的相关性，从而为pDOC患者的临床治疗与康复提供参考依据。
方法：采用前瞻性、多中心、随机对照试验设计。共纳入57例pDOC患者
专业摘要翻译：
目的：探讨四种单模态感觉刺激对长期意识障碍（pDOC）患者脑功能网络的影响，并阐明不同感觉刺激与患者意识水平改善之间的相关性，从而为pDOC患者的临床治疗与康复提供参考依据。
方法：采用前瞻性、多中心、随机对照试验设计。共纳入57例pDOC患者，将其分为视觉刺激组、听觉刺激组、嗅觉-味觉刺激组、躯体感觉-伤害性刺激组及对照组。各组干预时长均为15分钟。采用昏迷恢复量表-修订版（CRS-R）及格拉斯哥昏迷量表（GCS）进行行为学评估。结合功能性近红外光谱（fNIRS）技术，检测血流动力学参数及脑功能连接性，评估不同感觉刺激干预前后脑功能及意识水平的变化。
结果：视觉、听觉及嗅觉-味觉刺激在大多数检测通道中诱导了显著且稳定的脑活动改变（p < 0.001），而躯体感觉-伤害性刺激的脑反应相对有限（p < 0.05）。在通道激活层面，视觉刺激中的观看家人照片、听觉刺激中的轻音乐、个性化音乐及家人呼唤声、嗅觉-味觉刺激中的醋酸刺激均显著激活了相应脑区（p < 0.05）。在脑功能连接层面，观看家人照片显著增强了视觉相关脑区内的功能连接（p < 0.05）；乙醇刺激改善了嗅觉-味觉脑区的功能连接（p < 0.05）。
结论：单模态感觉刺激可在pDOC患者中诱发急性脑激活，效果优于单纯常规康复。视觉及听觉刺激的干预效果显著优于嗅觉-味觉及躯体感觉-伤害性刺激。在嗅觉-味觉干预中，醋酸刺激产生显著的脑区激活，乙醇则增强相关脑区的功能连接。二者均可作为伴有视觉及听觉功能障碍的pDOC患者的有效补充干预手段，在pDOC管理中具有重要的进一步研究及临床应用价值。
论文解读文章
一、研究背景与问题提出
长期意识障碍（pDOC）是依据国际共识定义的临床术语，指严重急性获得性脑损伤后意识障碍持续至少28天的一组临床综合征，包括植物状态（VS）/无反应觉醒综合征（UWS）及微意识状态（MCS）。pDOC的核心临床特征为意识持续丧失或受损，不仅给患者家庭带来沉重的身心及经济负担，也给社会医疗资源配置和临床伦理决策带来巨大挑战。目前pDOC的临床诊断仍主要依赖CRS-R等行为学评估工具，但此类量表存在误诊率高、依赖临床医师经验、主观性强等固有局限。研究表明，仅依靠行为学评估时pDOC的临床误诊率可达20%–40%，严重影响治疗方案制定及预后判断。
随着神经影像技术的快速发展，功能磁共振成像（fMRI）、脑电图（EEG）及功能性近红外光谱（fNIRS）等功能神经影像手段为pDOC的诊断和预后评估提供了客观生物标志物。其中，fNIRS具有无创、便携、时间分辨率高、对运动伪影敏感性低等优势，已广泛用于pDOC患者脑功能活动的实时监测。目前pDOC尚无特效治愈方案，康复干预以常规物理治疗、作业治疗及单模态感觉刺激为主。多模态感觉刺激作为一种有前景的康复策略，通过传递标准化的视觉、听觉、嗅觉-味觉及躯体感觉-伤害性刺激激活不同感觉传导通路，促进脑功能网络重建及意识恢复。已有研究表明单模态感觉刺激可在pDOC患者中诱发脑反应，但不同感觉模态对脑功能影响的差异及意识恢复的神经机制仍不明确，多感觉整合的协同效应在临床研究中亦存在争议。基于此，研究人员开展了本研究，旨在系统评估不同感觉模态对pDOC患者脑功能网络的影响，明确感觉刺激与意识改善之间的神经相关性，并探索最优刺激模态及干预方案。
二、研究设计与主要方法
本研究采用前瞻性、多中心、随机对照试验设计。研究对象来源于2024年12月至2026年2月期间三家综合医院收治的pDOC患者，共纳入57例，其中男性37例、女性20例，平均年龄59.5±11.8岁（范围32–79岁），病因包括重型创伤性脑损伤（TBI）17例和脑卒中40例。患者被随机分为对照组（13例）、视觉刺激组（12例）、听觉刺激组（10例）、嗅觉-味觉刺激组（11例）和躯体感觉-伤害性刺激组（11例），各组基线资料具有可比性。干预总时长均为15分钟，每个刺激块持续2分钟，块间间隔30秒。对照组不接受额外感觉刺激，所有患者均接受常规康复及护理。主要技术方法包括：采用CRS-R和GCS进行临床行为学评估；采用fNIRS系统（型号H01B，中国百瑞信智能科技有限公司）实时监测脑功能活动，该系统包含8个光源和8个探测器，构成20个有效记录通道，检测氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白及总血红蛋白浓度变化，并进一步进行通道激活和脑功能连接分析。统计方法包括单因素方差分析（ANOVA）、最小显著差异法（LSD）两两比较、Kruskal–Wallis H检验、卡方检验及Pearson相关分析。
三、研究结果
（一）各组临床行为学评分比较
各组基线CRS-R和GCS评分均衡。配对t检验显示，所有组干预后CRS-R和GCS评分均显著高于基线（p < 0.001）。单因素方差分析显示CRS-R评分改善存在显著组间差异（F = 33.85，p < 0.001），事后检验表明所有感觉刺激组的评分改善均显著优于对照组（p < 0.001）。其中视觉刺激组改善幅度最大，显著优于听觉、嗅觉-味觉及躯体感觉-伤害性刺激组（p < 0.05）。GCS评分改善亦存在显著组间差异（F = 11.67，p < 0.001），视觉刺激组改善显著大于对照组及躯体感觉-伤害性刺激组（p < 0.001）。结果提示CRS-R比GCS对干预引起的细微意识变化更敏感。
（二）不同感觉模态诱导的总体脑功能激活强度
与对照组相比，所有感觉刺激条件均在额叶皮层诱发了显著激活反应。视觉刺激（观看家人照片）产生的激活最强且最稳定，所有通道均存在显著差异（p < 0.05），多数通道p值显著更低（p < 0.001）。听觉刺激（个性化音乐、轻音乐、家人呼唤声）位居第二（p < 0.001）。嗅觉-味觉刺激（醋酸和乙醇）产生相对较弱但仍显著的激活效应（p < 0.001）。躯体感觉-伤害性刺激诱导中等程度激活，其中伤害性刺激产生的激活最弱且最不稳定（p < 0.05）。通道5、7、14和15在多数实验条件下t值显著较高，提示这些区域为前额叶皮层内的核心反应区。
（三）不同感觉模态的通道激活特征
视觉刺激方面，观看家人照片显著激活全部20个检测通道（p < 0.001或p < 0.01），t值普遍较高；而观看色卡对多数通道无显著激活作用，提示社会情感性视觉刺激可有效激活视觉相关脑区，基础物理性视觉刺激的脑激活作用有限。听觉刺激方面，轻音乐、个性化音乐及家人呼唤声均显著激活全部检测通道（p < 0.001或p < 0.01），个性化音乐和家人呼唤声的激活强度略高于轻音乐，提示情感性和个体化听觉刺激可获得更优的脑激活效果。嗅觉-味觉刺激方面，40%乙醇溶液对多数通道无显著激活作用，而5%醋酸溶液显著激活了大部分通道（p < 0.001或p < 0.01），表明强气味刺激可有效激活嗅觉-味觉相关脑区。躯体感觉-伤害性刺激在所有检测通道均未诱导显著激活（p > 0.05），对照组亦无显著激活。
（四）不同感觉模态的脑功能连接特征
视觉刺激方面，观看家人照片显著增强了视觉相关脑区内的功能连接，多个通道组合的血流动力学信号变化相关系数显著升高（p < 0.05）；观看色卡则未对视觉功能连接产生显著增强作用。听觉刺激方面，轻音乐、个性化音乐及家人呼唤声对听觉相关脑区功能连接的促进作用普遍较弱，仅少数通道组合接近显著水平，部分通道组合甚至出现连接性下降趋势，提示听觉刺激对听觉脑网络整合的效果不稳定。嗅觉-味觉刺激方面，40%乙醇溶液显著增强了嗅觉-味觉相关脑区的功能连接，多数通道组合差异具有统计学意义（p < 0.05）；5%醋酸溶液仅在单一通道组合达到边缘显著水平，对功能连接改善作用较弱。躯体感觉-伤害性刺激未产生显著的脑功能连接增强，对照组虽有个别通道组合达到统计学显著，但整体显著范围有限。
四、讨论与结论
讨论部分指出，单模态感觉刺激相比单纯常规康复理疗可改善pDOC患者的意识相关量表评分。感觉刺激通过提供外部神经输入，促进谷氨酸和多巴胺等神经递质释放，增强受损脑区神经元活动，进而促进脑功能网络重建和意识恢复。不同感觉模态疗效差异显著，视觉和听觉刺激效果明显优于嗅觉-味觉及躯体感觉-伤害性刺激，这可能与视觉和听觉传导通路相对发达、相关皮层区保留较强神经可塑性有关，同时视觉和听觉刺激易于标准化和个体化，结合家人照片、家人声音等社会情感因素可进一步增强脑激活。嗅觉-味觉刺激疗效相对有限，可能与其神经通路相对简单、涉及脑区较少以及pDOC患者嗅觉-味觉功能受损有关，但醋酸刺激产生显著脑区激活、乙醇增强相关脑区功能连接，可作为视觉和听觉功能障碍pDOC患者的补充干预手段。躯体感觉-伤害性刺激疗效最差，可能与pDOC患者躯体感觉传导通路受损及刺激方案形式单一、强度不足有关。情感性和个体化感觉刺激比基础物理刺激诱导显著更强的脑激活，可激活杏仁核和海马等情绪处理脑区，与感觉处理区形成强神经关联。fNIRS作为无创神经影像技术，在客观评估单模态感觉刺激疗效中发挥重要作用，具有便携、对运动伪影敏感性低、无需患者主动配合等优势。
研究结论为：单模态感觉刺激可有效改善pDOC患者的脑功能活动和意识水平，疗效优于常规康复理疗。脑功能对感觉刺激的反应存在明显的模态间异质性。视觉和听觉刺激显著激活相应脑区并促进意识恢复，是pDOC的核心干预手段。嗅觉-味觉刺激可诱导显著脑激活并增强区域功能连接，可作为伴有视觉和听觉功能障碍的pDOC患者的有效补充干预。情感性和个体化感觉刺激可放大脑激活效应，更适用于pDOC的临床康复。fNIRS作为客观可靠的评估工具，在pDOC的诊断、康复评估及多感觉干预疗效评价中具有重要的临床应用价值。
