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综述
针刺腧穴的脑机制研究进展
胡玲慧 㱔博凯 左清方 何彦霖 王纪超 徐奕来 吴伟

Cite this article as: Hu LH, Suo BK, Zuo QF, et al. Research progress of brain mechanism of acupuncture at acupoint[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(8): 121-124, 134.本文引用格式:胡玲慧, 㱔博凯, 左清方, 等. 针刺腧穴的脑机制研究进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(8): 121-124, 134. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.08.027.


[摘要] 针刺疗法是中医外治的重要方法之一,针刺相应腧穴可以治疗相关疾病,其临床作用得到了一致认可,但其作用机制尚未明确,成为当下的研究热点。近几年,大量研究发现针刺腧穴可以通过影响大脑功能、激活特定脑区,从而对相关疾病起到治疗作用。本文总结了近期针刺腧穴的脑机制研究,分析了功能磁共振成像、正电子发射断层扫描、脑电图、经颅磁刺激和事件相关电位的优缺点。综合这些优缺点,提出了应用经颅磁刺激和多模态技术研究针刺的脑机制,为针刺的临床应用及科学研究提供一定参考依据。
[Abstract] Acupuncture is one of the most important methods of external treatment in traditional Chinese medicine, and acupuncture points can be used to treat related diseases. The clinical effect of acupuncture is recognized, but the mechanism of action is unclear, so it is a current research focus. In recent years, numerous studies have found that acupuncture points can be used to treat associated diseases by affecting brain function and activating specific brain areas. We summarized the recent research on the brain mechanism of acupuncture and analyzed the advantages and disadvantages of functional magnetic resonance imaging, positron emission tomography, electroencephalogram, transcranial magnetic stimulation, and event-related potential. On this basis, transcranial magnetic stimulation and multimodal technologies are proposed to be used in research. And these provide some references for clinical and scientific research.
[关键词] 针刺;脑机制;功能磁共振成像;脑电图;经颅磁刺激
[Keywords] acupuncture;brain mechanism;functional magnetic resonance imaging;electroencephalogram;transcranial magnetic stimulation

胡玲慧    㱔博凯    左清方    何彦霖    王纪超    徐奕来    吴伟 *  

上海体育学院,上海 200438

吴伟,E-mail:15026701526@126.com

作者利益冲突声明:全部作者均声明无利益冲突。


基金项目: 上海市青年科技英才扬帆计划 21YF1445700 上海市人类运动能力开发与保障重点实验室(上海体育学院) 11DZ2261100 上海体育学院附属竞技体育学校教学课题中职内建设经费 2022001
收稿日期:2022-02-26
接受日期:2022-08-10
中图分类号:R445.2  R745.1 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.08.027
本文引用格式:胡玲慧, 㱔博凯, 左清方, 等. 针刺腧穴的脑机制研究进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(8): 121-124, 134. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.08.027

       经络是人体内运行气血的通道,对人体各脏腑之间的协调和体表的联系具有调节作用。当外邪入侵体表时,可以通过经络传到脏腑,脏腑之间也可按照一定顺序进行传变。《灵枢·经别》云:“夫十二经脉者,人之所以生,病之所以成。”因此,中医经络学说对临床各科皆有重要指导作用。经络既是病邪侵袭的通路,也是疾病发生、病证变化的途径,腧穴主要是建立在经络系统的基础上,是人体脏腑经络之气在体表输注的特殊部位[1]。针刺引起的感觉源于外周针刺自下而上的刺激作用以及自上而下的大脑调节[2]。临床上通过针刺和灸等方式刺激腧穴可以起到治病作用,以近治、远治和特殊作用为主治特点。针刺作为中医独有的外治手法,通过一定手法,如捻转补泻、提插补泻、迎随补泻等,刺激腧穴产生“得气”感,可以起到治病和保健作用[3, 4]

       脑为“元神之府”,是主宰生命活动的重要器官。《灵枢·海论》云:“髓海不足,则脑转耳鸣,胫酸眩冒,目无所见,懈怠安卧。”说明视、听、言、动等功能与脑高度相关[5]。因此,针刺腧穴是否通过“元神之府”起到相应治疗和保健作用,具有较高的研究价值。目前多种脑刺激研究技术证明了针刺能够增强脑功能网络连接,提高信息传递效率[6, 7]。本文总结分析了近几年针刺和脑机制研究热点技术,为针刺脑机制研究提供一定参考依据。

1 针刺脑机制研究技术

1.1 功能磁共振成像

       功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)是一种无损害且动态的检测技术,通过监测大脑血流通过脑细胞时产生的磁场变化,可以精确展现大脑结构与功能的关系,实现脑功能成像[8]

       基于fMRI发现,针刺可以促进大脑皮层网络重组,包括初级运动皮层、运动前皮层、辅助运动区、额顶叶网络和感觉运动网络等,调节神经可塑性[9]。刘初容等[10]研究中,对针刺健康成人舌根部穴前后进行fMRI任务扫描,发现针刺可以增强吞咽相关脑区兴奋性,从而提高吞咽效率。胡伟等[11]对功能性消化不良患者针刺足三里,发现针刺足三里穴能够激活海马及下丘脑等区域,且血清胃泌素含量降低。因此,推测存在针刺穴位—经络—中枢—脏腑这一调控机制。曹丹娜等[12]通过fMRI监测针刺轻度认知障碍患者太溪穴时脑神经元活动情况,发现多个脑区被激活,推测针刺太溪穴可影响认知活动相关区域,进一步改善病理性失衡的认知回路。陈瑾等[13]研究中,同样采用fMRI监测针刺太冲穴及不同配穴,发现太冲配穴主要对视觉相关的枕叶产生影响。在动物实验中,建立大鼠大脑中动脉闭塞模型,进行电针干预足三里和曲池穴,经fMRI发现,大鼠梗死面积明显减少,增强了大鼠左运动皮层和脑皮层之间的功能连接[14]

       fMRI在神经学科的临床领域已被广泛应用,如采用fMRI指导精准癫痫病灶切除术[15]。fMRI还可以对阿尔茨海默病、脑卒中治疗后的功能恢复进行指导,定性、定量检测药物的疗效[16]。fMRI可以很好帮助观察脑部各区域的神经元活动状态,从而利于我们研究针刺不同穴位对脑部不同功能区域的影响。fMRI操作简单,但是需要受试者平躺于相对密闭空间内。因此,研究针刺的穴位有所限制,且需要考虑环境因素是否影响大脑活动。此外,虽然fMRI的应用越来越广泛,但是其操作和分析的方法需要有一个统一的标准,以便于在脑机制研究中更具说服力[17]

1.2 正电子发射断层扫描

       正电子发射断层扫描(positron emission tomography, PET)是一种微创成像程序,通过检测半衰期较短的放射性核素在体内的代谢过程,从而对疾病进行诊断[18]

       郭妍等[19]研究中,采用PET监测针刺人迎穴对自发性高血压大鼠脑功能区域的影响,发现针刺人迎穴可以增加大脑葡萄糖代谢,并降低血压。Lai等[20]采用PET监测针刺健康人群外关穴,发现可以激活大脑皮层Brodmann7区(体感联合皮层)、13区(脑岛)、18区(视觉联合皮层)等11处,假针刺外关穴则能够激活大脑皮层Brodmann4区(初级运动皮层)、6区(前运动皮层)、7区(体感联合皮层)等6处,真假针刺外关穴时脑代谢变化存在显著差异,且主要集中在小脑。张虹等[21]研究中,采用PET-CT监测电针创伤后应激障碍患者时脑葡萄糖代谢水平变化,结果显示其脑岛、海马、丘脑等激活区域明显减小,这些部位可能是治疗创伤后应激障碍的重要靶点。

       PET技术类似于fMRI,在大脑深层次监测具有一定优势,在肿瘤、冠心病和脑部疾病的诊疗中具有重要价值[22],可以评估心肌灌注、活力、动脉粥样硬化斑块活动等,PET/MRI和全身PET成像等先进的扫描技术都将会推动该领域发展[23]。但是其价格昂贵,研究成本较高。因此,利用PET研究针刺作用的研究相对较少。

1.3 脑电图

       脑电图(electroencephalogram, EEG)发明于100多年前,主要记录头颅表面综合电位,通过不同频率的波幅、波形和位相等形式反映脑生物电活动。至今EEG仍是诸多研究的首选方法和临床中常使用的方式[24]。EEG仅对大脑皮层活动较为敏感,对深部脑组织并不是很敏感。根据频率的高低将波形分为α波、β波、θ波和δ波,结合不同的位相、波幅、波形等加以应用。EEG可以对脑电活动进行实时动态监测,有利于分析针刺时效性[24]

       黄杏贤等[25]研究中,通过“调任通督”法(气海、关元、百会、印堂、凤池、神门、内关等),探讨针刺治疗轻中度抑郁症临床疗效。采用EEG监测观察其脑机制,结果显示“调任通督”针刺法可以改善抑郁症状,且其脑机制与右脑额区θ波改变相关。张艳等[26]研究中,应用EEG进行头皮针和体针取穴可以降低癫痫发作间期致痫灶及周围脑区的α1、α2、β2、θ和δ频段的绝对功率,从而改善癫痫发作期症状。陈玉宝等[27]针刺肾俞、太溪和百会等穴治疗血管性痴呆,结果显示针刺治疗30天后,θ频段、δ频段相对功率值降低,α频段相对功率值增多。

       EEG临床上主要用于癫痫、脑血管和颅内占位性病变的检查[28]。同时EEG作为一种监测大脑神经活动的技术方法,在研究中也较为常用。但是EEG容易受到各种因素干扰(如紧张、疲劳、头发油腻等),在使用需注意识别和排除。

1.4 经颅磁刺激

       经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)是一种基于电磁感应原理无创且安全地刺激大脑皮层神经元的设备。主要有三种刺激模式:单脉冲TMS、双脉冲TMS和重复性TMS[29, 30]。瞬间产生大电流通过磁头线圈,引起磁场变化,刺激初级运动皮层。当刺激强度达到一定值后,产生运动诱发电位(motor evoked potential, MEP)。同时,刺激产生的肌肉活动可以被肌电图记录[31]

       临床研究中,TMS主要被用来作为一种干预方法治疗疾病,起到一定疗效作用。贺曦等[32]研究中,针刺凤池、悬颅、率谷等穴,同时结合TMS刺激治疗偏头痛,结果显示其效果优于单用针刺效果。此外,针刺结合TMS对脑梗死、脑瘫和失眠等疾病都具有较好的疗效[33, 34, 35]。TMS作为一种非入侵脑刺激装置,可以良好地显示临床和基础科学数据。TMS能够触发神经元的可塑性和增强突触传递,但其作用机制具有多样性,会给基础研究和治疗标准化带来一定麻烦[36]

       目前,TMS技术主要应用于临床治疗中,而基于TMS可以刺激大脑皮层神经元的特性,TMS也可以用来反映大脑皮层神经元活动情况。MEP用来测试大脑皮层兴奋性,短间隔皮层抑制(short latency intracortical inhibition, SICI)和长间隔皮层抑制(long latency intracortical inhibition, LICI)测试大脑皮层抑制性[37]。有研究发现[38],静息状态下,针刺足三里可以促进大脑运动皮层兴奋性和降低大脑运动皮层抑制性,证实针刺足三里可以影响大脑运动皮层活动。

1.5 事件相关电位

       事件相关电位(event-related potential, ERP)形成于EEG基础之上,在感觉系统或者脑特定区域,通过触发或撤消特殊心理意义(即事件)刺激,诱发特殊脑电位变化(图1)。其中,P300成分(特定波形)是ERP的内源性成分,反映了脑内信息、记忆、判断和推理的过程[39],在认知功能中广泛应用,被认为是大脑活动的表现。P300的潜伏期反映了神经活动和处理的速度;P300振幅反映了大脑在信息处理过程中调动资源的广度[40]。运动关联电位(movement related cortical potentials, MRCPs)是从头皮上记录到大脑产生与运动相关联的电位,不仅反映动作执行过程中脑电变化,还能够反映在任务准备阶段的脑电活动。ERP主要通过对特定成分波形的振幅和潜伏期判断受试者对任务刺激的反应,目前临床主要研究领域包括痴呆、抑郁、认知障碍,且多与针刺调控相结合[41]

       刘燕菁等[42]研究发现,头针联合耳穴治疗可以缩短P300潜伏期及升高P300波幅,在一定程度上改善男性酒精依赖者认知功能。吴永刚等[43]用头针针刺不同区域,并通过ERP提取MRCPs,发现针刺能缩短运动准备时间和促进对侧偏瘫肢体运动功能。Liu等[44]研究发现,针刺健康人群足三里可以提升事件相关电位N2波伏,增强警觉性和执行控制网络,提高认知能力。

       ERP操作相对简单,但是事件操作时间往往较长,易造成受试者疲劳,无法很好集中注意力。且必须在大脑特定部位被监测,出现特定波形和电位等[45]。此外,ERP需要联合EEG使用,同样存在着EEG的一些不足。

图1  事件相关电位示例。

2 针刺脑机制临床研究现状及探讨

       本文利用中国知网(CNKI)和PubMed数据库,搜索了2016~2021年有关针刺和fMRI、PET、EEG、TMS、ERP的临床研究(主题词:针刺,acupuncture;fMRI;PET;EEG;TMS;ERP)。结果如图2所示,可以发现fMRI在针刺脑机制研究中属于较为热门的方法。

       本文所探讨的fMRI、PET、EEG、TMS和ERP在研究中都存在着一定的优缺点(表1)。fMRI和PET相对可以更加深入反映大脑各区神经活动情况,但是其价格昂贵,给研究人员造成很大的经济负担。EEG、TMS和ERP在研究成本上具有较大优势,但EEG在脑电帽佩戴时,需要花费较长时间,以确保每个点位信号都能连接,因此EEG在研究针刺即刻效应也可能存在一定不足。ERP操作虽然简单,但需要EEG联合使用。相较而言TMS是针刺脑机制作用比较适合的监测手段。并且,目前临床广泛使用TMS作为一种干预方法来治疗疾病,其作为监测方法用来研究针刺作用属于一个较为新颖的领域。总体而言,以上所有设备的使用都存在受试者活动空间不足、需要保持静止状态、且受外界干扰因素较大等缺点。今后研究中,希望可以研究相关的无线跟踪设备,可以扩展受试者活动空间和延长跟踪时间,以便更科学和精准阐明针刺的脑机制作用。

       在临床上,多模态技术的联合应用能达到更好的效果,更加全面地探索大脑机制,在一定程度上弥补了单模态技术的局限性。有研究将TMS、EEG和fMRI三种技术相结合[55],用于探索大脑结构中复杂的神经生理信号,将大脑空间分布的生理信号与结构通路联系起来,可用于解释网络动力学和网络拓扑之间的关系,在诊断和治疗神经性疾病中具有巨大的潜力。此外,TMS-EGG[56]、TMS-fMRI[53]、PET-MRI[57]、EEG-fMRI[58]这些技术的结合在临床上均有应用,并且各技术间互相补充,都具有较好的可行性和有效性,有利于大脑皮层活动与相关疾病之间的网络建立。多种研究大脑的技术结合,其更多的优势有待于进一步探究。

图2  fMRI、PET、EEG、TMS和ERP检索结果。fMRI:功能磁共振成像;PET:正电子发射断层扫描;EEG:脑电图;TMS:经颅磁刺激;ERP:事件相关电位。
表1  fMRI、PET、EEG、TMS和ERP优缺点

3 小结与展望

       本文主要分析了fMRI、PET、EEG、TMS和ERP在针刺脑机制研究技术中发挥的作用,探讨了其各自使用的优缺点。综合考虑,TMS在研究成本、技术操作和应用前景方面,相对较适合针刺脑机制作用研究。同时,希望可以开发相对应的无线设备,来弥补目前各个设备在时间和空间上所受的限制。

       此外,多模态技术结合起来,通过合并信息克服单个技术在临床应用上的局限性,可以达到更加全面的诊断和治疗效果[55]。虽然在实际操作中存在一定的挑战性,但能获得更大的临床效益。针刺的作用较为复杂,虽然TMS在探究针刺的脑机制中是较为合适的研究技术,但是将TMS和PET、fMRI等技术结合使用,更能促进对大脑皮层活动和疾病相关网络的认识和理解[59]。多种技术联合使用可全面、准确地探索大脑的神经活动情况,有助于阐述针刺的作用机制,为临床上针刺的广泛应用提供理论基础。

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