大腦損傷後的復原(Recovery from Brain Lesion)

張貼者:2015年5月13日 下午7:59吳玫萱   [ 國立清華大學認知與心智科學中心 已於 2015年5月13日 下午7:59 更新 ]

隨著高齡化,大腦損傷如中風(stroke)易導致許多後遺症而造成嚴重生活不便的問題,患者常有看護必要。其中手部運動機能退化,是造成患者日常生活不便的主要原因。最近,以腦區機能回復為基礎所建立的新型復健(rehabilitation)受到高度矚目。此新療法雖有望促進機能回復,但對腦區活動變化的機制仍不甚瞭解。

若能以腦區機能回復的變化為基礎,開發出更有效果的復健療法,就能減輕患者或家人在身體或精神上的負擔,進一步減少醫療或看護的負擔,讓高齡者能身體健康地生活。因此日本產業技術總合研究所與理化學研究所組成的研究團隊,研究對手部運動機能回復扮演重要角色的腦區活動變化,其成果刊載於2015年1月的神經科學期刊「Journal of Neuroscience」。

手指靈巧的抓握能力,是僅存在於人類及部分動物的高度運動機能,需經大腦皮質的訊號處理。早期認為若初級運動皮質區受到損傷,就不可能回復。研究團隊使用與人腦相近的模式動物恆河獼猴,讓初級運動皮質區(primary motor cortex)受損,導致無法送出手部運動指令,造成手部麻痺。之後,藉助反覆抓握訓練加以復健,約一個月後,手指回復靈巧的機能。因此,研究團隊認為在機能回復過程,大腦為補償受損的初級運動皮質區,產生了某種變化。

研究團隊為捕捉大腦活動變化,使用正子發射斷層攝影術(positron emission tomography),解析手部靈巧的動作時的大腦活動變化。發現損傷前,以初級運動皮質區為中心的大腦活動如圖一左側所示。圖一右側則顯示在初級運動皮質區受損後,雖該腦區的腦部活動減少,但出現數個腦區的活動上升。動作回復初期,在前運動皮質腹側區(premotor cortex ventral region)出現腦部活動上升的現象。

以往的臨床研究顯示,腦中風患者的大腦活動變化不同於健康人。但大腦活動的變化並非都與機能回復有關,有些可能反而會阻礙正常的大腦活動。因此,該研究為解析特定大腦活動變化,對機能回復是否有所助益,於回復初期及回復安定期,使用γ-胺基丁酸受器刺激藥物-毒蕈胺(muscimol)封鎖(block)前運動皮質腹側區及受損附近的初級運動皮質區。結果當這些腦區受到封鎖,會導致手部運動障礙復發,此結果確認這些腦區的活動變化可替代受損初級運動腦區所負責的手部運動機能。該研究成果有助於未來開發腦部受損的復健技術。


名詞解釋

  1. 初級運動皮質區:發出肌肉運動指令有關的大腦運動腦區之一,可分為顏面、手、腳等身體各部位的控制腦區。
  2. 正子發射斷層攝影術:利用放射性同位素的攝影法,此技術藉由測定大腦的血流變化來分析大腦活動。
  3. 前運動皮質腹側區:大腦皮質處理運動有關的運動腦區之一,被認為與手部運動控制有重要關聯。
  4. 毒蕈胺 : 與抑制大腦活動的神經傳導物質γ-胺基丁酸(GABA;gamma-aminobutyric acid)類似的物質,能短暫抑制大腦活動數小時至數天。
資料來源:科技部高瞻自然科學教學平台(http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=62784)

編輯:國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:脳損傷によって失われた運動機能を肩代わりする脳の変化を解明、Temporal Plasticity Involved in Recovery from Manual Dexterity Deficit after Motor Cortex Lesion in Macaque Monkeys
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