多感觉交互效应干预脑卒中后上肢运动控制预知及半球精细分工的重建机制

Stroke has become a major disease on morbidity and the survivors exist the motion control impairment. It is important to design subject-specific rehabilitation strategy for voluntary movement recovery and motor function is related to cognition and anticipation ability. This study is a randomized controlled trial and focus on the effects of center neuron network deficits on anticipation and cognition of stroke suvivors and the mechanism of motor relearning after the intervention. Multisensory interaction and virtual reality (MI-VR) training will be applied to the persons after stroke for three weeks and the evaluations will be performed at pre-training and post training. 3D kinematic and biomechanic analysis and event related potential (ERP) of neurophysiology technique will be applied and compared between experimental group and healthy subjects group. At first, a common model of healthy subjects' movement will be set up and changes of motor control ability after stroke will be evaluated comared to the model. ERP will be conducted to find the target area and brain activity changes of the MI-VR training on stroke survirors. The results are helped to understand the coordination of neural network after impariment and the mechanism of neural plasticiy of the connectivity of hemispheres and encephalic region reconstruction after intervention.

脑卒中发病率居前列，幸存者多数存在以运动控制障碍为主的残疾病征。目前康复治疗集中在随意运动功能的重新正常化,这一过程与患者认知能力及预知密切相关。本研究为随机对照研究，探讨神经网络损伤后对运动控制预知能力的影响及重建机制。课题应用多感觉交互效应体感技术（MI、VR）对脑卒中患者进行3周干预，分别在干预前后，对实验组及正常组上肢运动控制进行功能效益及结局分析。应用生物力学和基于事件相关电位的神经生理学技术，分析双上肢运动控制预知能力及大脑半球精细分工的特征及机制，建立正常人上肢运动控制预知范式，并依此为参照，分析脑卒中后运动控制功能障碍的参数改变。引入ERP检测，明确人脑对时间对定向、注意、动机、动作准备等多种运动相关的认知预知能力, 用于研究个体认知活动和大脑信息加工过程，从运动力学和认知科学角度深入研究脑损伤后多个脑区间及神经网络间的协调与重组机制。

本研究通过对正常人、脑卒中患者事件相关电位（Event-Related Potential，ERP）的运动、认知相关成分进行分析，及对患者接受多感觉交互效应技术干预前后ERP的研究，探讨神经网络损伤后对运动控制预知能力的影响及重建机制。项目主要应用ERP分析技术，结合综合功能评定，旨在了解大脑皮层运动准备、运动执行中的特征及损伤后的神经重建机制。本项目主要开展四方面的研究：1）正常年轻受试者ERP研究。受试者接受运动相关成分（Movement-Related Potential,MRP)、认知相关成分P300范式的实验。MRP包括运动反应前的准备电位（Readiness Potential， RP）以及其后的运动反应电位（Motor Potential， MP）和反应后电位（Reafferent Potential, RAF)。RP和MP分别反映了运动的准备和执行，均以中央顶区（运动皮层）分布为主，而且在肢体运动对侧电极记录的幅值更大。P300潜伏期300ms左右，分布在中央--顶区，以中线附近幅度最大。2）中老年正常对照组ERP研究及与正常年轻受试组实验数据比较。中老年对照组ERP实验的RP成分、MP成分特征与正常年轻受试组相似，，P300波形与正常年轻受试组相比潜伏期延长。3）脑卒中患者ERP研究。脑卒中患者损伤侧大脑皮层RP潜伏期相比对侧无明显延长，MP潜伏期延长，波幅增高，认知功能良好的患者P300潜伏期、波幅基本处于正常范围内，反应了脑卒中患者的运动反应减慢、运动控制失调主要是由于反应准备和执行速度减慢，而不是认知加工速度减慢。4）脑卒中患者接受多感觉交互效应技术干预三周后上肢运动功能得分提高，MP潜伏期延长及波幅增高的程度减小，提示运动功能重建的过程是大脑皮层优化运动准备、执行，减少运动相关电位能量损耗的过程。本项目的研究成果，已发表SCI论文1篇，中文核心期刊1篇，预计继续发表SCI论文3-4篇。凭借本项目的研究成果，项目负责人另获得中山大学临床研究项目计划资助1项。综上所述，本项目各项研究内容顺利完成，实现预期研究目标。研究结果揭示事件相关电位是研究大脑皮层运动准备、运动执行功能的一种敏感有效的实验工具，多感觉交互效应技术手段促进脑卒中患者上肢运动功能重建及大脑皮层神经可塑性，为脑卒中运动功能干预策略提供科学依据，提高脑卒中患者的运动功能和康复效应。

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