脑卒中是全球第二大致死原因。大多数脑卒中患者遗留残疾，其中上肢运动功能障碍是最主要的问题。上肢运动障碍可导致生活依赖、社会孤立和生活质量下降。因此，促进脑卒中后上肢运动功能十分必要。


目前有许多促进上肢运动恢复的干预措施，其中上肢主动运动训练被广泛用于脑卒中后的上肢康复。然而，主动运动训练通常要求参与者具有一定程度的上肢运动功能，才能实现偏瘫上肢的运动。因此对于身体虚弱或身体状况不稳定的患者，被动运动是另一种更好的选择。

有实验假设提出，神经系统中现有神经元连接的重新激活、新连接的发展和轴突再生可能能促进主动和被动运动训练对运动功能恢复的有效性。有动物实验发现，上肢运动训练可以促进感觉运动皮层的神经可塑性，因此有助于改善动物模型的上肢运动功能。

此外，有针对健康受试者或脑卒中患者的研究表明，上肢运动训练期间的本体感觉流（proprioceptive inflow）激活了感觉运动皮质（SMC）、辅助运动区（SMA）、运动前皮质（PMC）和次级感觉皮质，并因此提高了受试者的运动表现。另外，也有论文报道称，在上肢运动中，与健康组相比慢性脑卒中患者中经常可观察到感觉运动区的异常脑活化，这通常表现为双侧半球的过度活化。

Lim和Eng（2019）认为，脑卒中人群在上肢运动任务中可能会经历低效的中枢皮质或外周神经和/或付出更多的努力，并因此导致感觉运动区的皮质更加活跃。然而，这种过度活化的现象是否会随着上肢运动功能的改善而恢复目前也还尚不清楚。

在主动运动训练期间，提供额外的外部反馈可能能进一步促进皮层激活。之前有一项使用功能性近红外光谱技术（fNIRS）的研究监测了脑卒中患者在进行三种下肢自行车运动形式时的大脑皮层的激活差异。他们发现在有视觉反馈的主动自行车运动中，PMC的激活程度高于无视觉反馈的主动自行车运动以及被动自行车运动中的激活程度。而后者两种形式的自行车运动中，PMC的激活程度是相似的。脑卒中患者在控制肢体运动的速度时，PMC被认为会参与到其中。

基于以上这些发现，说明当患者使用外部视觉反馈来调节肢体运动时，PMC的激活可能起到重要作用。目前不同形式的上肢运动（例如，有或没有运动表现相关视觉反馈的主动运动，以及被动运动）是否会导致脑卒中患者及其健康对照者的皮层激活情况发生不同变化尚不清楚。

因此，同济大学附属养志康复医院康复工程与生物力学研究团队使用了近红外脑功能成像技术，对脑卒中患者和健康对照者在不同上肢主动运动中（有外部运动表现相关视觉反馈和无外部运动表现相关视觉反馈）和上肢被动运动期间感觉运动区域的皮质激活情况进行了观察研究。

PART01 研究方法

      在该研究中共20名脑卒中患者（均为左侧肢体偏瘫）和20名健康受试者组成了研究样本。根据自我报告，所有参与者都是右利手。所有受试者均进行三种上肢训练动作刺激分别为有外部运动表现相关视觉反馈下的左上肢主动运动（LAV）、无外部运动表现相关视觉反馈下的左上肢主动运动（LAnV）和左上肢被动运动（LP）。在动作过程中，应用NirSmart近红外脑功能成像设备系统（中国丹阳慧创医疗设备有限公司）进行大脑皮层含氧血红蛋白的变化量的采集，这一指标可以反映大脑皮层激活的变化；


PART02 研究结果与讨论

2.1  SMC的皮层激活情况

     在ROI水平，在双侧半球的SMC,组对DHbO主效应（F = 0.70, P = 0.407; F= 0.11, P = 0.742）及任务对DHbO主效应（F = 1.52, P = 0.229; F= 0.57, P = 0.519）均不显著，交互效应也不显著（F = 0.22, P = 0.750; F= 1.18, P = 0.304）。同样在通道水平也未发现任何显著差异结果。

2.2  SMA的皮层激活情况

      在右半球的SMA（rSMA）上，ROI水平的分析中我们只发现任务对DHbO主效应具有统计学意义（F = 3.74, P = 0.042）。因为两组之间没有发现显著差异的DHbO，因此我们将所有受试者合并为一组，并在Bonferroni矫正的情况下进行各任务间两两比较的事后分析。事后任务间两两比较后发现，DHbO 在LP中显著低于LAV(均值差异 [95% CI]: -0.158 [-0.167, -0.033]; P = 0.009)和LAnV（均值差异[95% CI]: -0.146 [-0.282, -0.011]; P = 0.009）。但是，在这些皮层区域上LAV和LAnV时的DHbO之间不存在统计学差异。

2.3  PMC的皮层激活情况

     两因素重复方差分析结果提示，在右侧半球的PMC上（rPMC），任务对DHbO主效应具有统计学意义（F = 3.98, p = 0.023）。因此在rPMC的事后检验中我们发现相较于LP，LAV（均值差异[95% CI]: 0.199 [0.072, 0.326]; P = 0.001）和LAnV（均值差异[95% CI]: 0.162 [0.018, 0.307]; P = 0.023）均可引起DHbO的显著升高。而LAV与LAnV比较，它们之间没有统计学差异。


PART03 研究结论

无论是否有外部运动表现相关的视觉反馈）以及在被动上肢运动时的皮层激活水平，都与年龄相仿的健康对照组相似。同时，在对侧PMC和SMA区域，主动上肢运动似乎能比被动运动诱发更高的激活。需要进一步的研究，并包含不同上肢运动功能的脑卒中患者来确定外在视觉反馈对运动功能恢复和神经可塑性的累积效应，将对康复设备的开发和新疗法的探索有所贡献。

该论文被ESI数据库收录为高被引论文,并入选“2022年度中国康复医学领域高价值论文TOP100”（http://www.globalauthorid.com/WebPortal/NewsView?InfoID=5bc963fe-67e7-4a1e-bdcd-8d44259da97f）。第一作者为同济大学附属养志康复医院夏伟力，香港理工大学作业治疗学硕士，主管作业治疗师，目前香港理工大学博士在读。通讯作者为康复医学转化研究中心主任牛文鑫，成果发表于Brain Research杂志。此研究受到国家重点研发计划（2020YFC2004200）、上海市科技重大专项（2021SHZDZX0100）上海市松江区科技攻关项目（20SJKJGG240）及上海市同济大学附属养志康复医院科研培育项目（KYPY202004）支持。