针刺对贝尔麻痹患者功能连接的调节

摘要

贝尔的麻痹（BP）是一种急性单侧面部瘫痪，经常用许多国家的针灸治疗。然而，到目前为止，治疗机制尚不清楚。为了探索潜在的机制，招募了22例健康志愿者和17名具有不同临床持续时间的BP患者。分别在Li4（Hegu）针灸之前和之后进行静态功能磁共振成像扫描。通过比较BP诱导的功能连通性（FC）随针灸诱导的FC变化的变化，选择通过针灸可以减少的异常增加的Fc。随后分析了各个阶段的所选Fc的Fc强度。我们的研究结果表明，针灸的FC调制是特异性的，并且与恢复趋势一致。因此，我们提出针灸的FC调节可能有利于从疾病中恢复。

1.介绍

贝尔氏麻痹(Bell 's palsy, BP)是一种急性单侧面瘫，是由控制面部肌肉运动的面神经受损引起的一种常见的面部运动障碍[1-3.］.中医针灸[4.那5.]，一直被认为在过去几年对BP的急性状态的有益作用[6.］.虽然针灸用于治疗东亚的BP，但到目前为止，该机制尚未完全阐明[7.］.

功能磁共振成像（FMRI），非侵入性脑成像技术，广泛用于针灸效应的评估中[8.那9.］.目前有很多关于针灸如何影响健康人的fMRI研究，表明针灸可以调节大脑功能网络[10-13］.与此同时，越来越多的神经影像学研究表明，针灸有患者的某些疾病[大脑功能网络上同样的效果14］.例如，针灸增强了阿尔茨海默氏症患者的海马连接性[15那16］.针刺还调制内源性疼痛调节网络，通过在低背部和腿部疼痛的患者镇痛作用[重视17］.

我们之前的研究表明，针刺可以调节BP患者原发性体感区功能连接(FC) [18］.伴随着，对BP的几项研究使用FMRI探索神经塑性，证明改变的FC在疾病的早期阶段的皮质面部电机网络中发生，并且在随后的皮质重组期间逐渐恢复[19-23］.然而，目前还不清楚针灸是否对BP患者的上述改变的Fc有任何影响，以及这种调节是否有利于恢复。如果这些问题可以解决，揭示针灸治疗的潜在机制会有所帮助。

为了探讨上述问题，首先从采取针灸和面部马达相关地区的BP患者的激活映射中提取兴趣区域（ROI）。在针刺前进行健康对照和患者进行杂交分析，以在发作时间提取改变的Fc。然后进行了序列和预序BP患者的杂交分析，以发现针灸调节Fc变化。此后，产生两个映射中的重叠区域。还计算了各个阶段的Fc强度以比较通过针刺调节的趋势。

2。材料和方法

2．1.主题

本研究由安徽中医药大学第一次附属医院的机构审查委员会批准，并在研究之前收集了签署的书面知情同意。招募了17名BP患者和22名健康志愿者，他是右手，并确认没有中风，严重的高血压，药物虐待，精神病疾病，系统疾病或其他可能影响研究结果的严重疾病。在参加实验之前，健康的志愿者和BP患者都是针灸患者。在健康小组中，所有志愿者（13名男性和9名女性，意思是年龄多年来）是安徽中医药大学第一次附属医院的学生或员工。所有BP患者（11名男性和6名女性，平均年龄右单侧面瘫，每周针灸3次直至痊愈。基于House-Brackmann面肌麻痹(HBS面肌运动评分系统:1 =正常面肌运动，6 =无面肌运动[24]）和发病持续时间，所有这些患者在疾病的发病时间和HBS = I恢复时，所有这些患者都被排名为HBS≥III。虽然健康个体只进行了MRI考试，但BP患者在发病时间和恢复后进行扫描（由于丧失接触丢失，一个女性在恢复后没有接受扫描），则用作患者组和恢复的数据分别分别。

２.２.针刺fMRI数据采集

数据采集在安徽中医药大学第一附属医院使用1.5 T MRI全身扫描仪(Symphony, Siemens Healthcare, Germany)进行，带标准头部线圈。实验时间约为60分钟，共扫描8个成像序列:(a)飞行员图像;(b) t2加权成像，可排除任何明显的脑部疾病;(c) t1 2 d解剖图像(SE序列与TR / TE = 500/12毫秒,视野(FOV) = 230×230毫米,切片厚度/间隔= 3.0/0.75毫米,= 192×144分辨率,和36片),覆盖了整个大脑,平行前commissure-posterior连合线;(d)针刺前使用回波平面成像(EPI)序列获得的静息状态fMRI图像(TR/TE/FA = 3000 ms/30 ms/90°);(e)采用相同参数获得针刺时静息态fMRI图像;(f)相同参数针刺后静息态fMRI图像;(g)使用EPI序列获取的任务状态fMRI图像(TR/TE/FA = 4000 ms/50 ms/90°);(h) t1加权三维解剖图像，共176个覆盖全脑的切片，采用破坏梯度回波序列(TR/TE/FA = 2100 ms/3.93 ms/13°，FOV = 250 mm × 250 mm，层厚/间隔= 1.0/0.5 mm，分辨率= 256 × 256)。所有的参与者都被训练在扫描前放松，并在扫描过程中闭上眼睛，保持沉默，避免心理活动。 All the lights in the scanning room were turned off to reduce visual stimulation.

2.3. 功能磁共振成像范式

在针灸之前首先获得10分钟的休息状态数据。然后，将不锈钢针刺针插入Hegu，在左手的背部，皮肤深度为1cm。Li4或Hegu位于手的背部，是一个重要的常用针灸点。当获得DE-QI感光度时，在针灸期间开始获得静态数据。该扫描还持续了10分钟，并且每2分钟保留并旋转10秒钟。最后，将针被拉出，然后在接下来的10分钟内获得第三静态数据。

在针灸期间，任务状态数据持续10分钟和40秒。此次采集中有160卷（带4秒）。与静态数据采集一样，在采集开始之前，针在皮肤中保留在皮肤中直到de-qi。在该范例中，交替地进行针保持和旋转，并且针头以1 Hz的速率向均匀运动双向旋转。整个FMRI采集方案如下：32体积保留，32体积的旋转，48体积的保留，32体积的旋转，最后剩余的16体积（见在线提供的补充材料中的图S2http://dx.doi.org/10.1155/2016/5928758）.

２.４.图像预处理

使用功能神经图像分析(AFNI)软件进行图像预处理和数据分析(http://afni.nimh.nih.gov/，威斯康星州医学院，密尔沃基，威斯康星州，美国）。考虑到磁平衡，每个功能会话的前四个图像被丢弃。此后，对所有功能和解剖图像进行预处理（重建、切片采集时间校正、运动校正、头骨剥离和平滑，最大宽度为6 mm的高斯核为一半）。所有数据的头部运动均小于2 毫米或2°。然后过滤所有功能磁共振成像数据（0.007–0.1 Hz）以消除低频漂移和高频噪声。然后，将功能图像与解剖图像共同注册，并标准化为MNI152标准大脑。所有标准化图像均采用3.0×3.0×3.0重切片 嗯^3.体素。预处理后，使用个体转换后的4D数据进行进一步分析。

2.5。提取感兴趣区域

对患者组的任务状态fMRI数据进行分析，生成统计激活图。组分析结果采用蒙特卡罗方法进行校正，将统计学显著性阈值设为那，以及38个voxels的最小簇大小（3DClustsim，AFNI）。在地图的基础上，我们将激活区域的所有“峰”提取为种子区域（表S1）。

为了验证针灸是否可以在BP患者中调节电机网络，我们选择了由BP患者的嘴巴运动任务激活的电机区域。我们在Klingner的测试中选择了在非受选侧电机任务的激活图中的种子区域[22)(表S2)。所有种子区域均为人工提取，直径为4 mm，包含10体素(体素大小3.0 × 3.0 × 3.0 mm)^3.）.

2.6。功能连接分析

分别计算每个种子区域的FC。首先，提取脑白质(WM)、脑脊液(CSF)和种子区时域信号序列。然后进行线性回归分析，去除以下混杂源:(a)六个运动参数，(b)线性漂移，(c)白质信号，(d) CSF信号。然后，根据一般线性模型得到个体统计图，用于进一步的分组分析。

2.7。功能连接强度分析

我们提取了在BP患者中也可以观察到针刺调节FC变化的FC异常区域。为了计算所有组的选定FC强度，我们首先获得每个选定区域的平均时间序列（图S1，表1）1）通过平均在该地区的所有体素的功能磁共振成像时间序列。然后，Pearson相关系数都对所选择的区域之间计算了各组的每个受试者。最后，费舍尔的- - - - - - - - -将转化应用于相关系数以增加分布的正常性。

2.8. 群体分析

所有的组间比较都是成对进行的后和preacupuncture统计图之间 - 测试。不同群体的所有组间比较针灸之前，通过两样品进行- 最低。蒙特卡洛校正是为了控制错误发现率。与群体间分析的结果进行修正那，最小聚类大小为155体素(3dClustSim, AFNI)。两个示例-tests进行的连接强度值在组间比较分析。

3.结果

首先，17个ROI被从针刺的针刺响应（表S1）和BP患者的马达任务（表S2），并分析在这些情况下，每个ROI的FC选择。在此，所述种子点左额中回（MFG）用作一个例子，因为所有的用于每个ROI中的FC分析程序是相同的。探讨左MFG的FC BP-引起的变化，健康组的preacupuncture FC与患者组相比。在演示异常增加FC的患者组中的结果发现本显著负区域（蓝色区域，图S3A，表S3）。为了探索在BP患者左MFG的FC针刺引起的变化，我们也比较后和preacupuncture之间FC的患者组中，发现针刺能够降低FC患者BP（图S3B，表S4）。接下来，我们着手调查是否针灸能减轻患者异常升高的Fc。左MFG的上述的两个组间结果进行比较，并且在这些结果（图S3C）的双侧辅助运动区（SMA）和右额上回（SFG）获得的重叠区域。选择时的重叠区域，并展示了异常增加FC可能由针刺的患者组中被减小（图1）.

与上述相同的分析方法，分别应用到其他选择的种子点。类似地，我们比较了左主运动皮层（MI）的那些组间的结果和确定在双边楔前重叠区域和左MFG（图2和S4)。在右铰接电动机面积（CMA）中，针灸可以减少右下SMA和原发性躯体感染皮层（SI）的异常FC（图3.和s5）。在比较这些杂项分析结果的比较方面没有发现其他重叠的区域。

然后，选择ROI（左MFG，MI和右CMA）之间的FC（图S1）及其重叠区域（表1）.为了探讨所选FC的变化，当患者恢复时，我们分别计算了所有群体的FC强度（图4.）.与我们之前的发现相一致，显著上升FC三种投资回报率是在患者组中观察到。针刺后，所有的增加FC被显著减少，这也正好当患者恢复（图S6）。除了一对L MFG和R SFG（A4）之间FC的，存在是健康的，回收的组之间没有显著FC强度差（图4.）.

最后，为了检查针灸的FC调节是否特异于患者组中，选择上述三种种子点进行进一步的Fc分析。通过比较健康群体后序列和预序之间的Fc，观察到三个rois的显着变化。通过比较回收群体后和预浸期之间的Fc，观察到三个rois的显着变化。与此同时，通过将回收的组和健康组之间的Fc进行比较，在针灸之前，观察到三个ROI的显着变化。

4。讨论

本研究旨在探讨患者的贝尔氏麻痹，诱发针灸FC调制，这可能是在探索针灸治疗的机理有帮助的。以此为目标，我们首先选择的异常增加FC可能由针刺在患者组（图中可以减少1-3.)，然后考察所选FC强度随不同阶段的变化。所选FC强度的大部分变化趋势大致相同(图)4.）.FC的强度反映了神经元活动同步的程度[25那26[脑区之间的信息转移和合作的力量还[23］.在这一部分，我们首先讨论了选择的roi。然后，我们重点讨论了选定的FC区域，并讨论了康复过程中患者FC变化和针刺引起FC变化的可能机制。最后，我们试图解释针刺对血压患者的FC变化可能意味着什么。

4.1。感兴趣的三个选定区域

在本研究中，为了检验针刺对BP患者FC改变的可能影响，我们从针刺反应(表S1)和BP患者运动任务(表S2)中提取了17个roi。许多关于BP的fMRI研究选择了roi，并探索了BP患者在接受口腔面部运动任务时大脑激活的病理[19-22］.我们之前的研究也从针刺反应中提取了roi，以探索针刺诱导的FC变化[18］.因此，虽然这17个种子点来自两个不同的任务，但它们可能与针刺对BP患者FC的调节有关。

重叠的区域仅来自三种种子点（图1-3.）.MI和CMA分别选择作为感兴趣区从患者的嘴马达任务（图S1B和S1C）。该MI，位于中央前回，工作在协会与其他相关运动区计划和执行动作。有一个在初级运动皮质不同的身体部位的结构的广泛躯体表示称为马达侏儒[27］.CMA埋藏在扣带回沟中，并不延伸到扣带回[28]，参与电机控制，通过促进执行适当的响应和/或抑制不恰当的执行[29］.许多以往的神经影像学研究表明，心梗和CMA可能在BP患者的口腔运动中被激活[19那20.那22］.在此期间，MI在这项研究中对应于面部MI对面神经麻痹的对侧躯体的代表，被称为与BP [显示患者改变FC23］.

MFG被选为患者组针灸任务激活图中的种子区域之一(图S1A)。其他针对穴位特异性fMRI模式的研究表明，针刺LI4会导致额叶区失活[30.]，这与我们的结果一致。MFG属于背侧层前额叶皮质（DLPFC）。DLPFC直接与Sensorimotor皮层互连，与过程内部信息的肢体结构间接连接，并且对于感觉线索，奖励和自愿行动之间的任意关联至关重要[31那32］.其他关于针灸治疗疼痛和腹泻的研究表明，针灸可以改变DLPFC的FC [33那34］.虽然这个种子点不是从嘴部运动的任务中提取，这是密切与传统的感觉区[链接35］.在患者中，在这三个roi中发现了可以通过针刺改变的异常FC，这可能是因为这些roi在BP中发挥了重要作用。

4.2。在康复期间患者功能连通性变化

与健康对照组相比，增加FC的患者组（图S1-S3A）中被发现。当患者恢复，大部分选定FC的降低到那些不从那些在健康组显著不同的水平（图4.）.为了探究这些变化的机制，我们首先确定了增加的FC区。在本文中，显著上升FC是在MI，CMA和SMA（表发现1,图4.）.在本研究中，我们选择MI和CMA作为位于面部运动区域的种子区域。先前的研究报告称，口腔运动神经元纯粹接受来自大脑皮层的对侧输入[36］.以前的其他研究表明，对侧MI的FC被BP患者改变了[19那20.那23];我们的结果支持他们的发现。SMA是灵长类动物皮层的一部分，有助于控制运动。许多研究假设SMA有许多功能，包括启动内部产生的运动，而不是刺激驱动运动[37]及协调行动的时间顺序[38］.两个CMA和SMA的主要贡献者早期premovement活动，并发挥在筹备和准备随意运动中起重要作用[39］.因此，考虑到BP患者的FC发生了变化[19]，这些变化支持了我们的结果。

所有上述区域都是面部电机网络的组件[23那40］.众所周知，Deafferentation（无传入）是BP最重要的特征，以考虑面部受影响的面部的受损的面部运动功能。然而，人脑是功能链接大脑区域的复杂综合网络，其中多个空间分布但功能链接的脑区域彼此连续地共享信息，一起形成互连的休息状态社区[41.］.在大脑皮层层面，一个复杂的专门运动区域网络支持随意的面部运动[42.，以及其他区域，尤其是感觉区域，扮演着重要的角色。因此，在健康个体中，面部运动网络与其他相关区域之间形成了一种平衡状态，通过确保面部肌肉的正常工作来维持这种协同作用[18］.然而，在BP患者中，运动功能受损最初会导致皮质面部运动网络的连接中断，从而破坏平衡。运动反馈的急性减少导致大脑皮层重组[19那23]，最终占的结果，确定电机联合区和其他地区之间的FC患者改变与BP。从面部神经麻痹是由皮层重组完成后恢复[23]，余量得到恢复，并且因此可能是原因增加FC变回正常状态。在恢复组针刺前，只有一对FC FC其强度为不同于健康组中发现的。我们推测，原因可能是，这对FC的不完全恢复。然而，与患者组相比，它仍然在恢复后还原。

4.3。针灸诱导与患者功能连通性的变化

与Preaipplypilluture相比，在感觉电池相关脑区域中观察到的Fc显着降低，包括MFG（BA9），SFG（BA10），Si和SMA（表1,图4.). SI是触觉的主要感觉接受区。在面部运动神经网络中，运动指令由MI传输，其执行条件反馈给SI。先前的针灸研究表明，在LI4时，SI被激活以响应针灸[43.那44.]. 我们以前的研究也表明，针刺引起的SI FC的变化随血压的发作时间而变化[18］.其他三个区域分别是MFG (BA9)、SFG (BA10)和SMA。BA9与语言流利有关[45.]，错误检测[46.，听觉和口头注意[47.］.BA10由需要集成多个关系的任务激活[48.］.它参与了记忆回忆和各种执行功能的战略过程[49.］.之前也有很多研究报告称，感觉运动关联区域可能会受到针灸的影响[30.那34那50.那51.］.

在双侧前士斯观察到显着降低的Fc（图2和S4)。该区域的核心作用是广泛的高度集成任务，包括视觉空间意象、情景记忆提取和自我处理操作[52.]. 在克林纳等人的研究中[19]在血压急性期，与非乳晕侧相比，轻瘫侧运动时楔前叶的激活更强。它表明，无法执行运动任务导致尝试重新激活预期运动的图像以支持其执行；它可能以某种方式解释我们的结果。同时，已知楔前叶位于大脑的默认模式网络（DMN）中，这是一组在被动时刻自发活动的区域[53.］.患者DMN的最近调查证明DMN可能影响稳态调节[54.-56.］.许多以前的神经成像研究表明，针灸刺激可以调节边缘系统的FC和DMN [34那43.那44.那57.那58.，我们的结果与这些发现一致。

4.4。功能连接调制引入的针刺的影响

在BP患者，我们发现针刺引起FC的变化趋势与康复诱导的变化是一致的。如上所讨论的，受损的运动功能可能会增加患者电机联合区和其它区域之间的FC。此后，针灸可调节的地区，在感觉区和稳态相关的网络恢复增加的FC。在此期间，针刺引起的变化的患者组，这表明针能特异性调节所选择的FC患者BP中只观察到。这一结果符合我们之前的研究针灸的作用，对ACC和SI的FC为BP患者不同的临床时间[18那59.］.在某种程度上，我们的结果支持传统的中国医学理论，针灸可以调节身体的稳态[60.］.最后，重要的是，所有选择的FC在康复后均恢复正常状态，所有患者仅在康复过程中接受了针刺治疗。解释针灸的持续效果[51.那61.]这表明针刺对BP患者的FC调节可能有利于疾病的恢复。

BP已知为急性特发性发作和自限性面神经麻痹[62.］.以前的研究表明，从面部神经麻痹的复苏是由皮层重组的补充[23］.大脑有一种内在的能力，通过重新组织存活的网络来补偿脑损伤[63.］.大约有皮质可塑性许多研究示出响应于仅仅外围传入神经阻滞在面神经麻痹患者脑中的功能可塑性[22那64.］.事实上，皮质重组伴随着FC的变化[21］.我们的研究结果表明，当BP患者恢复时，也可以改变异常FC（图4.和s6）。因此，FC在BP的康复中发挥着重要作用[19那23］.从某种程度上说，上述结论也支持了我们的猜测，针灸对BP患者所选择的异常FC调控与康复相关。

在我们之前探索针刺治疗BP机制的研究中，我们发现针刺可以改变BP患者的FC [18那59.］.然而，这些初步结果无法确定针灸对FC的影响是否与康复有关。在本文中，通过更深入地研究针灸的FC调节，我们发现针灸可以在BP患者中调节一些异常的FC，并证明针灸的努力与恢复趋势一致。

5.局限性和结论

虽然目前研究进行了重要的发现，但也有局限性。首先，基于口腔运动任务和针灸任务会话的激活映射来选择本研究中的乐帽。因此，仅选择通过针灸减少改变的区域;虽然其他ROI和改变的FC可能会解释BP的一些问题，但它们被忽略了。其次，在这项研究中，由于道德限制，没有假针灸对照组。因此，本研究中观察到的变化可能不一定是针灸，其可以在其他体细胞刺激中类似地观察到。最后，在扫描过程中刺激单个穴位（Hegu）。实际上，当患者用针灸治疗时，同时刺激多个穴位。未来，我们可以设计任务以刺激多个穴位以探索针灸对BP的机制。就这些限制而言，应采取对这些相关变量的更严格控制的进一步调查，以提供更加说服的证据，以支持我们的结论。

综上所述，本研究提示针刺可以特异性地减少一些FC，而这些FC可能是由BP增加的。由此可见，针刺对BP患者的FC调节与康复趋势一致，可能有利于BP患者的康复。虽然还需要进一步的研究，但这一发现有望为阐明针刺LI4治疗BP的潜在机制提供线索。

相互竞争的利益

作者声明本论文的发表不存在利益冲突。

致谢

这项工作是由中国国家自然科学基金（批准号：81371537和91432301），中国国家重点基础研究发展计划（973计划）（批准号2013CB733803）和基础研究基金，为中国的中央大学（WK2070000033支持）.

补充材料

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