文摘
客观的。评估行动的并发和培训效果的观察(AO)和行动执行镜像视觉反馈(MVF)激活的镜像神经元系统(MNS)及其关系的激活运动皮层在中风的人。方法。文献搜索使用CINAHL PubMed、PsycINFO Medline,网络科学,斯高帕斯找到相关研究。结果。总共有19篇文章包括在内。功能性磁共振成像(fMRI)的两项研究报道,MVF可以激活ipsilesional初级运动皮层以及中风的MNS个体,而另外两个功能磁共振成像研究发现MVF MNS没有激活的中风。两个临床试验报道,长期行动执行MVF诱导激活向ipsilesional半球的转变。五个功能磁共振成像研究表明,AO激活MNS,其中,三个发现刺激的激活区域。五个脑电图(EEG)研究表明,AO或MVF增强μ感觉运动皮层抑制。结论。MVF可能导致中风恢复通过修改两半球间的不平衡引起的中风MNS的激活。AO也可能促进中风个人通过激活MNS运动再学习和运动皮层。
1。介绍
中风是成人残疾的主要原因之一。病人通常遭受持久的运动能力损伤和中风后功能障碍(1]。大量先进的康复策略被应用于上肢中风康复,如机器人协助治疗(2),导致运动训练(测量)3),和虚拟现实(VR)基础康复(4),旨在帮助中风幸存者重新学习运动技能强化训练。这些康复策略已报告改善病人的运动功能诱导双向神经可塑性的半球受损(5- - - - - -7]。然而,intensive-based干预所带来的神经可塑性可能是有限的,如果剩余运动功能的病人也极其有限。找到一个兼职治疗是至关重要的,肢体训练,增强的复苏ipsilesional严重偏瘫患者运动皮层,为了克服学习这样的患者群体(不使用现象8]。
有证据支持这一理论,皮质参与电机执行可以通过观察他人执行的操作被激活,这是归因于镜像神经元系统的功能(MNS)。MNS是一个类的神经基质排放行动观察(AO)和行动执行期间(9,10]。MNS也是人类与各种相关功能,如马达准备(11,运动仿真12,13)、语言(14),和情感识别15,16]。据悉,在人类中,核心MNS位于额下回(IFG),包括腹侧前运动皮层(PMv)顶叶小叶(IPL),壁内的沟(IPS) [9,17]。延长MNS涉及额外的大脑区域,如初级运动皮层、初级躯体感觉皮层,中间的额叶皮质(18]。双边的分布式parietofrontal网络镜像神经元(MN)属性(即。,parietofrontal MNS) has been proposed, which serves as a neural substrate to achieve the transformation of visual information into cortical areas for motor execution (i.e., visuomotor transformation) [19]。
基于这个理论,研究人员认为,运动皮层可能通过激活MNS的影射,从而提高中风后的标准化对患者康复的疗效[17,20.]。随后,各种康复策略,旨在促进运动皮质激活MNS,已经应用于中风康复,包括行动观察培训(AOT) [21,22与MVF[]和行动执行23]。AOT通常由一个会话AO后跟一个会话的模仿观察到的行动22]。一些临床试验支持AO的功效作为电动机启动工具在中风康复24- - - - - -28]。先前的神经影像学研究确定了双边AO网络额,顶叶、颞、枕叶区域在大脑中,包含核心MNS [29日,30.]。与MVF行动执行,包括镜治疗(MT) [23],镜盒治疗[31日),和虚拟太32),已经是一个普遍采用在中风康复方案。由于MVF,患者获得视觉幻觉显示偏瘫上肢运动时通常把nonparetic上肢同时[23]。MVF可以促进传统中风的上肢康复的影响(33]。已经提出的training-induced影响MVF源自ipsilesional初级运动皮层的激活丰富视觉和本体感受的MNS的输入(10,19,34),但这一假设还没有正式确认的人类研究[35]。
如今是可行的研究人员客观地测量大脑的活动干预前后使用高级功能神经成像和电生理学技术[36]。越来越多的研究关于这两个有前途的影响电动机起动技术(AO和MVF)在中风大脑活动个人已经出版。然而,缺乏集中评审调查AO或动作执行的效果与MVF MNS的激活及其后续影响激活运动皮层的病人得了中风。我们进行系统回顾评价AO和行动执行的并发和培训效果与MVF激活中风MNS的个体,通过回顾可用的实验研究以及临床试验与功能性神经成像或电生理检查。为了理解这个角色的MNS上肢中风康复,我们总结了以下信息综述:(1)MNS激活和(2)MNS活化及其与运动皮层的激活的关系。
2。方法
2.1。文献检索
进行了相关的研究文献检索使用CINAHL(累积索引护理和盟军卫生文献),PubMed, PsycINFO, Medline, SCIE(科学引文索引扩展)和斯高帕斯。本文的作者的两个独立确定相关的研究。关键词在搜索中使用“中风”或“偏瘫”;“行动观察”或“行动观察培训”或“镜像视觉反馈”或“镜像神经元”或“镜子疗法”或“镜盒疗法”;和“功能成像”或“功能性磁共振成像”或“功能性磁共振成像”或“脑电图”或“脑电波”或“近红外光谱法”或“技术”或“脑”或“梅格”或“正电子发射断层扫描”或“宠物”。出版日期仅限于10年,从2007年1月到2017年11月。手工检索相关的检索到的文章的参考书目中识别任何进一步的相关文章。
2.2。选择标准
我们使用了海岸边的方法来制定我们的选择标准。研究满足下列所有标准被认为是审查。
人口(P):研究招募成人患者诊断为有中风;干预(我):使用AO干预或实验范式或MVF关于上肢动作;比较(C):控制条件没有AO MVF或使用虚假的AO MVF;结果(O):研究提供解剖学的证据引起的大脑活动与MVF AO或行动执行,作为宠物由信号变化,功能磁共振成像,或fNIRS;或使用之前验证MN活动的电生理指标,如事件相关去同步化(ERD)μ乐队(即。,μ抑制)[37]或β的ERD乐队(即。,β抑制)[38];或者使用一个预先分析探讨神经网络与AO或MVF,包括但不限于动态休闲造型(DCM)对功能磁共振成像或脑电图的一致性分析;和研究设计(S):调查培训效果的临床试验或实验研究调查并发相关实验条件的影响。
研究被排除在外,如果(1)他们只招募患者健康受试者或其他主要诊断(如帕金森症);(2)他们只专注于下肢或树干的行为;(3)最后分析样本容量小于5;(4)出版会议论文集、学位论文、或书籍;(5)他们不是发表在英语语言。
2.3。数据提取
识别相关研究后,两位作者独立提取每一篇文章的以下信息:(1)参与者的特征;(2)干预的协议或实验;(3)功能性神经影像的形式或电生理技术研究中使用;(4)研究的主要结果。任何分歧和第三作者通过讨论解决。
2.4。质量评估
我们评估质量的随机对照试验(相关的)关于AOT或动作的训练效果与MVF执行有中风的患者,根据物理治疗证据数据库(佩德罗)规模。独立评论员评价每一篇文章。佩德罗规模包括11项。第一个标准,项目资格,不是得分,因为它是作为外部效度的一个组成部分。其他标准包括随机分配,分配隐藏,基线等价,眩目的过程,意图治疗分析,适当的随访,群体间的统计分析,测量的数据变化,和点估计。任何得分差异被解决。
3所示。结果
3.1。识别过程的选择研究
最初的搜索产生了332的结果。删除重复后,总共191条记录被筛选,其中,138年引文被排除在外的原因如下:研究评论或荟萃分析( );研究的协议( );研究集中在婴儿、儿童或青少年( );研究了只有健康的参与者比中风或其他神经系统疾病患者( );或者研究无关的( )。剩下的53篇文章受到全文阅读,其中34个文章删除了以下原因:没有使用功能性神经成像研究中风参与者(或电生理技术 );最后分析了样本大小的研究是不到5 ( );研究运动的观察脑机接口( );视觉反馈是根据下肢或树干行动,而不是上肢动作( )[39- - - - - -42];或者独自研究使用脑电图频谱分析( )[43]。一项研究集中在功能神经可塑性诱导通过观察使用工具的技能,这是很难与AO的其他协议。另一项研究注册有中风和脑部肿瘤的患者,和中风参与者的数据不能被分离;这些研究因此被排除在外(16,44]。最后,19篇文章满足入选标准和包含在目前的审查(13,22,28,34,45- - - - - -59]。图1显示了识别过程的选择研究。
3.2。长期干预的临床试验有关的培训效果
包括研究中,六个研究关注于长期治疗项目的培训效果(22,28,45,46,52,59]。四个是相关的22,28,45,52),另两人介入与张后比较研究46,59]。三项研究用双手的培训的培训效果调查与MVF(四到八周的干预)45,46,52]。其中,两个确定激活转向ipsilesional半球[46,52功能磁共振成像),证明了这一点。皮质激活MVF主要包括初级运动皮层(46,52)和前运动皮层(PMC) (46]。脑电图的研究报道,μ抑制在感觉运动皮层(SMC)与MVF高集团(45]。太阳et al .,谁还用μ抑制指数,报道的额外好处AO运动图像的基础上(MI)关于加强μ抑制ipsilesional SMC,与对照组相比(MI) [28]。fNIRS研究测量大脑活动的参与者之前和之后的差异四个星期太除了传统的康复;然而,在激活模式的区别在初级运动皮层和楔前叶是微不足道的随着时间的推移59]。
一个随机对照试验研究AO发现四周的培训效果AOT (AO其次是模仿)诱导激活对两国更加突出PMv,双边颞上回(STG),辅助运动区(SMA) contralesional半球,和supramarginal回ipsilesional半球(SMG),相对于对照组看非生物视频随后行动执行(22]。这些研究总结在表的特征1。
3.3。与功能磁共振成像实验研究结果
八篇文章探讨AO或动作执行的并行效果与MVF大脑活动,证明通过功能磁共振成像(34,47,48,50,53,55- - - - - -57]。研究中关于MVF, Michielsen等人发现,用双手的运动与MVF导致显著的激活楔前叶和后扣带皮层(PCC),而不是MNS [53]。然而,萨利赫et al。34,55)报道,由MVF ipsilesional初级运动皮层被激活,ipsilesional初级躯体感觉皮层之间的连通性和初级运动皮层更强,相对于对照组没有MVF [55]。ipsilesional初级运动皮层激活的来源进一步发现的DCM contralesional壁内的沟(IPS) [34]。王等人报道,边音的激活对受影响的半球是支持虚拟MVF,所反映的高峰楔前叶的价值在大多数他们的样品57]。
研究关于AO, Szameitat等人发现,AO的手腕运动激活PMC和IPL;然而,神经激活动作执行的模式更像小姐,而不是AO [56]。驻军等人报道,糖尿病前期,SMG和双边在右侧中央前回被激活(轻瘫的边)的观察和掌握操作。向ipsilesional半球单侧性的激活也指出[50]。在左手AO (nonparetic一边),双边活动相对对称的中风的人。布鲁纳等。47)设计了一个协议来观察用双手的行动;他们报告说,中风个人(中风)后两周内显示激活的下级和上级顶叶,糖尿病前期,在AO初级运动皮层。在第二fMRI考试(中风)三个月后,神经反应AO扩展更刺激的地区,包括PMC、初级运动皮层,SMA。AO的神经反应从一或两周增加到三个月后个人中风。Dettmers等人相比,大脑活动在AO和MI患者的左或右皮层下中风和报道,左皮层下中风患者提出了更高层次的活动比那些对皮层下中风(48]。AO引起的大脑激活或MVF fMRI归纳如表所示2。
3.4。实验研究与脑电图或梅格
四个实验测量了并发使用脑电图(AO对μ节奏的影响13,49,51,58]。另一项研究使用梅格测量β抑制在用双手的运动的差异,没有MVF [54]。Kuk等人报道整个大脑地形基于μ节奏AO之前和之后,发现额中回(有限公司)是不活跃AO共有五个交易日之后(51]。Frenkel-Toledo等人报道,观察reach-and-grasp手的动作可以诱导μ抑制SMC,但μ抑制的大小是影响半球明显降低,相对于未受影响的半球。μ抑制影响方面是减毒在顶叶病变患者(13,49]。龙等人还显示,AO的打开和关闭动作轻瘫的手μ抑制诱导强于相同的动作在中风的MI个人(58]。两半球间的失衡的刺激β抑制在中风研究参与者指出Rossiter等人在执行双手打开和关闭操作。最初的非对称性是部分由MVF(减毒54]。实验研究总结在表的特性3AO或MVF引起的大脑活动,以fMRI,总结了表2。
3.5。包括随机对照试验的方法学质量
包括四个相关的综述(22,28,45,52]。方法学质量评价的结果在表中做了总结4。
4所示。讨论
本研究旨在系统地评估AO MNS激活诱导的证据或MVF及其潜在影响的激活运动皮层在患者中风。目前的审查的主要发现:(1)可以通过MVF ipsilesional初级运动皮层(46,52),这可能是通过招聘MNS [34,55];(2)长期行动执行MVF导致激活转向ipsilesional半球有中风的患者;因此,一个更对称的两个半球之间的状态(可能会实现46,52];(3)AO引起更广泛的大脑额叶的激活,顶叶、颞,枕在中风患者中,包含MNS,以及皮质运动执行,包括初级运动皮层、PMC、SMA (22,47,48,50];(4)可以诱导μ抑制AO有中风的患者;然而,μ抑制在影响大脑半球相对减少(13,49,58];和(5)MVF45]或AO [28)嵌入在长期康复可以带来额外的神经生理学影响他们中风后的病人,反映在更加突出μ抑制,这可能表明,MN活动可以增加了这种培训。
古典中风后病变涉及的活动影响半球被镇压,而影响较小的半球高度,由于两半球间的竞争对手(60];因此,成功的汽车复苏有中风的患者可以通过规范的两半球间的非对称性和促进神经可塑性ipsilesional运动皮层(61年,62年]。目前的审查表明,长期MVF有助于激活转移向受影响的半球[46,52]。此外,MVF瞬变变弱的不对称活动刺激β抑制(54]。这些发现可以部分解释太的有利影响,导致更多的对称的两个半球之间的活动有中风的病人。这是符合先前的发现对于MVF对大脑健康的影响(35]。然而,证据支持的AO可以诱导激活转向影响半球是相对有限50]。
MVF的激活模式之间的区别和AO可以被识别。MVF主要激活ipsilesional初级运动皮层(34,40,46,52,55],PMC [46),初级躯体感觉皮层(34,40,55),IPL (34,55]。两篇文章(一个研究)使用有效的连接和DCM提出MVF可以增加之间的连通性ipsilesional初级躯体感觉和初级运动皮层(55]。这项研究还表明,ipsilesional初级运动皮层的激活可能源自contralesional IPS (34),这是一个MNS的一部分。这些结果符合假定的MNS的功能:visuomotor转换。然而,这一结论进行解释时应特别谨慎,因为一些研究没有确定MVF MNS激活的中风患者中(53)或健康受试者35]。萨利赫等人的研究没有选择另一个额MNS(例如,PMC)作为节点DCM (34,55]。作为第一个与DCM fMRI研究支持MNS的激活诱导MVF及其后续影响初级运动皮层的激活(34,值得进一步探索MVF背后的神经网络,为了解释MNS的角色在网络。
AO,激活脑区更广泛,包括糖尿病前期(47,50],PMC [22,47,48),IPL (47),初级运动皮层(47,50)、颞枕叶的结构,它包含parietofrontal MNS以及皮质电动机执行(如初级运动皮层、PMC、和SMA)。小等人提出了一个模型,大脑修复中风后,假设MNS激活诱导的AO的重组可以促进大脑皮层的运动循环(即。,初级运动皮层、PMC和SMA),从而提高中风幸存者的运动功能63年]。我们的研究结果提供了解剖学的证据来支持这个理论。观察的用双手的动作引起了类似的激活模式的执行相同的动作在一项研究[47),而另一项研究表明,AO(一个简单的手腕运动)激活一个PMC和IPL的一部分,没有类似的激活模式行动执行这样一个很大程度上(56]。这种差异可能是由于不同的AO实验范式。AO网络,这可能是参与运动意图的理解,可能有更强的应对object-directed或有目的的行动64年,65年),相对于一个没有意义的行动,尽管这仍然是不确定的(66年]。总之,结果仍与之前定义的一致双边AO网络健康人脑(29日,30.]。神经网络的底层AO尚不清楚。
的激活模式MVF和AO显然是不同的。AO引起广泛的激活额叶、顶叶、颞叶和枕叶区域,而激活的区域MVF主要涉及额叶和顶叶的结构。之间的区别这两个方案是,参与者被要求执行双边或单边移动自己当观察MVF实验的视觉反馈,虽然这并不需要在AO实验。先前的研究认为,有不同的神经网络,以应对AO和MVF35,67年,证实了这个观点目前评估中风群体。尽管潜在的神经网络不能完全理解在这个阶段,MNS激活似乎扮演一个关键的角色在AO -和MVF-induced功能可塑性。有几个经颅磁刺激研究提供了间接的证据由AO初级运动皮层的激活或MVF [27,68年]。因此,这两个模式可以被视为可选电动机启动工具中风康复。然而,目前仍缺乏研究直接比较临床改进和MVF引起的神经可塑性和AO的模式69年)和激活模式是否与临床改善中风患者。
大脑由AO波形记录脑电图的改变,反映在降低α力量和高β力量额,中央,枕电极(41,42]。一些研究也表明,电生理反应AO重复刺激后可能会降低(43,51]。这些变化可能与认知活动的变化与运动意图的理解在接受视觉反馈(70年]。然而,纯光谱分析比详细的脑电图分析较少,例如,时频分析,以反映MN活动和中风恢复(71年,72年]。最近的一项荟萃分析表明,AO和行动执行可能诱发μ节奏与显著的抑制效果(73年]。这个属性的双重激活使得μ抑制人类镜像神经元活动的签名(37,74年]。有关的研究包括在目前的审查,两篇文章调查AO-inducedμ抑制中风个体及其与脑损伤的关系(13,49]。他们发现μ抑制的大小是影响减少半球,相对于未受影响的半球,这也确定了另一项研究[58]。两个相关的证明AO -或MI-inducedμ镇压之后可以增强长期AOT (28与MVF[]或培训45),这意味着增强MN AO后或MI培训活动。损伤分析还表明,损伤IPL或糖尿病前期与μ抑制减弱,这表明μ抑制可能是一个特定的MN活动指数(13,16,49]。
行为改进是一项研究表明,与神经反应AO中风(fMRI)衡量个体,这表明AO-induced神经的反应很可能是一个指示器,可以评估病人的手臂运动恢复有中风在头三个月(47]。随着MNS与运动模仿(75年),它的激活可能是neurobiomarker可以测量运动学习的潜力在中风患者中(47),也可以用μ抑制。μ抑制的预测价值及其与运动的关系改善仍然投机。相关频段行动执行和AO,如β乐队,也可能是合适的候选人在测量方面MN活动(38,76年中风人群的),尽管这方面的证据是相当有限(54]。脑电图是一个相对低成本的技术,鼓励进一步的研究纵向探索不同频率范围的ERD的角色在不同的大脑区域有中风的病人。这neurobiomarker也可以作为一种参考病人的运动恢复轨迹和运动再学习潜力,提升MNS激活在中风的人。
有一些限制在目前的审查。首先,AO的异构协议和MVF和不同实验设计在实现神经影像学方面阻碍了我们给公司和精确的结论。第二,潜在的混杂因素不能完全解释说,根据目前的证据,如手性的主导地位(48和中风病灶的性质48),这可能会导致不同的反应AO和MVF。进一步的研究是必要的回答这些问题。最后,限制我们的复习英语出版物可能导致语言偏见。
5。结论
MVF可能导致中风恢复修改两半球间的不平衡,和MNS招聘可能是在这个过程中潜在的神经机制。AO与MNS和运动皮层的激活,这可能促进中风个人运动再学习。更严格的研究和功能神经影像学或电生理技术应该进一步解释执行不同的功能神经网络的底层AO MVF和探讨MN活动之间的关系和临床康复病人的中风。
缩写
| AO: | 行为观察 |
| MVF: | 镜像视觉反馈 |
| MNS: | 镜像神经元系统 |
| 功能磁共振成像: | 功能性磁共振成像 |
| 脑电图: | 脑电描记法 |
| 测量: | 导致运动训练 |
| 虚拟现实: | 虚拟现实 |
| 种: | 额下回 |
| 结构: | 腹侧前运动皮层 |
| IPL: | 顶叶小叶 |
| “诱导多能性”: | 壁内的沟 |
| MT: | 镜治疗 |
| 梅格: | 脑磁图描记术 |
| 宠物: | 正电子发射断层扫描 |
| 检测: | 近红外光谱法 |
| ERD: | 与事件相关去同步化 |
| DCM: | 动态随意造型 |
| PMC: | 前运动皮层 |
| SMC: | 感觉运动皮层 |
| 小姐: | 运动图像 |
| STG: | 颞回 |
| SMA: | 补充运动区 |
| SMG: | Supramarginal回 |
| PCC: | 后扣带皮层 |
| 有限公司: | 额中回。 |
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这部分工作是由一般研究基金的资助(平)(批准号151039/15M),研究资助委员会大学拨款委员会,香港,肯尼斯·n·k·方。