基于鏡像神經(jīng)元理論的動作觀察療法在神經(jīng)康復(fù)中的應(yīng)用進展

李新宇

鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)(mirror neuron system, MNS)的發(fā)現(xiàn)改變了我們對人類理解方式的認知，被稱為心理學(xué)的“DNA”[1]，其儲存了特定行為模式的編碼，是觀察者理解其他個體動作的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)[2]。鏡像神經(jīng)元分布在不同的腦區(qū)，構(gòu)成了MNS。MNS提供“觀察-執(zhí)行匹配機制”，對理解人類思維能力的起源及人類文化的進化具有重要意義，同時也為運動想象、鏡像療法、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、腦機接口技術(shù)等康復(fù)療法和康復(fù)技術(shù)提供了重要的神經(jīng)機制[3]。動作觀察療法(action observation therapy, AOT)是近年來康復(fù)學(xué)家根據(jù)鏡像神經(jīng)元的理論而提出的新的康復(fù)療法，經(jīng)國外臨床研究報道證實該療法具有經(jīng)濟、操作簡便、患者依從性高、康復(fù)效果較好等諸多優(yōu)點，國內(nèi)也有數(shù)篇相關(guān)文獻報道[4-7]。但目前該技術(shù)在國內(nèi)外僅限于小樣本量研究，尚無大范圍推廣，本文就相關(guān)研究進展加以綜述。

1 運動觀察療法及康復(fù)機制研究進展

1.1 AOT及治療方案 鏡像療法、運動想象療法、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等康復(fù)療法在鏡像神經(jīng)元發(fā)現(xiàn)以前就已應(yīng)用于臨床，并被臨床觀察證實具有較好的療效，但具體的作用機制并不明確，鏡像神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)被認為是這些康復(fù)療法的共同的神經(jīng)生理基礎(chǔ)。不同于上述康復(fù)療法，AOT是直接由鏡像神經(jīng)元理論所衍生出來的新的康復(fù)療法，它的核心是要求患者仔細觀察視頻中的動作，隨后盡力去模仿所觀察到的動作。根據(jù)目前的研究報道，經(jīng)典的AOT方案要求患者放松的坐于電腦屏幕前，觀察常見的日常生活動作視頻或者根據(jù)患者的康復(fù)需求進行設(shè)計的動作視頻，例如伸肘取物、用杯子喝咖啡(水)、讀報紙、清理桌面、開關(guān)瓶蓋、用鑰匙開門、用筆寫字、雙手彈琴等[4,8-9]。當然，在不同的康復(fù)階段，將根據(jù)患者的運動功能給予不同難易程度的動作視頻。通常情況下，每次治療過程患者觀察一個或一組難易程度類似的目的明確的動作，在視頻中每一個動作應(yīng)盡可能詳盡地展示出來，比如：從前方或側(cè)方等不同的角度進行呈現(xiàn)，并將其分解為數(shù)個基本動作以便于患者進行模仿。通常情況下，每次治療過程給予患者觀察一個或一組難易程度類似的目的明確的動作，目前尚無研究證明AOT治療時間的長短與療效之間的關(guān)系，一般來說每次治療時間通常在30min左右，每一次的治療過程包括任務(wù)說明、動作觀察、動作執(zhí)行。一般的治療周期為4周、每周3～5d[4，10]。Ertelt等[4]研究顯示4周的治療效果可延長至治療結(jié)束后8周。從理論上來講，AOT可用于人體任何可以產(chǎn)生動作的部位的康復(fù)訓(xùn)練，但目前的國內(nèi)外文獻報道多見于上肢運動功能的訓(xùn)練，也許未來的研究方向可以延伸到口面部、下肢、軀干等部位的康復(fù)訓(xùn)練。

1.2 AOT康復(fù)機制研究 大量的研究已證明，在觀察他人完成某一動作的過程中，觀察者腦內(nèi)被激活的區(qū)域與個體執(zhí)行該動作的皮質(zhì)運動區(qū)有大量重疊，被激活的神經(jīng)元即稱為鏡像神經(jīng)元[11]。人類的鏡像神經(jīng)元分為頂額鏡像系統(tǒng)和邊緣鏡像系統(tǒng)，前者由Broca區(qū)、運動前皮層腹側(cè)、中央前回下部、額下回后部及頂下小葉嘴側(cè)等構(gòu)成，后者由腦島、杏仁核、前額葉皮層等構(gòu)成[12]。TMS、fMRI、PET等研究證明，鏡像神經(jīng)元的激活需要觀察者對動作或行為的意圖進行理解，不管是在全視狀態(tài)下或部分遮蔽狀態(tài)下觀察動作，哪怕是聽到動作相關(guān)的聲音，只要有足夠的信息能使觀察者理解動作的意義，相關(guān)的鏡像神經(jīng)元就會出現(xiàn)一致性地激活，相反無意義的動作不論有無遮蔽均不能引起MNS的激活[13-15]。換句話說，只有觀察到或聽到有目的性的動作或其聲音并理解才能有效的激活MNS，因此，AOT必須呈現(xiàn)給患者有意義的動作，并要求患者具有一定的理解能力，嚴重的認知功能障礙患者將不能作為治療對象。fMRI、rTMS相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)被試者在進行動作模仿時Broca區(qū)、右顳上溝、右頂前區(qū)等部位部位出現(xiàn)激活，與MNS區(qū)域有大量重疊，提示MNS是參與模仿機制的重要神經(jīng)環(huán)路，而模仿在學(xué)習(xí)過程中起著至關(guān)重要的作用[16-18]。一系列在運動員、音樂家、舞蹈家等人身上的研究證明，運動想象可促進學(xué)習(xí)并興奮相關(guān)腦區(qū)，腦成像研究提示：想象一個動作時激活的腦區(qū)域與執(zhí)行該動作時興奮的腦區(qū)有大量重疊，并包含MNS環(huán)路[19]。綜上，MNS參與動作理解、運動想象、模仿與學(xué)習(xí)、動作執(zhí)行等過程，AOT通過觀察日常生活動作視頻并理解動作意圖，刺激相關(guān)的鏡像神經(jīng)元興奮，同時增強運動記憶，并通過模仿相同的動作進行動作學(xué)習(xí)，反復(fù)觀察則促進神經(jīng)皮質(zhì)的重塑，從而達到康復(fù)的目的。

2 AOT在神經(jīng)康復(fù)中的應(yīng)用研究

有文獻報道，在正常人群中通過動作觀察可學(xué)習(xí)新的運動技巧或增強運動記憶、易化動作學(xué)習(xí)的過程,如運動員、舞蹈演員等[20]。一個在健康人群中的fMRI研究證明觀察手指運動可增強前頂內(nèi)溝的激活強度[18]。這些研究提示正常人可通過動作觀察激活相應(yīng)的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)，強化運動記憶、易化學(xué)習(xí)過程，從而達到提高或改善某些動作技能的目的。

研究發(fā)現(xiàn)，在人類的大腦中手、口和足的運動均有對應(yīng)的MNS支配，研究者通過對人類MNS功能的綜述提出動作觀察療法可改善人類手、下肢的運動功能和語言能力[21-23]。2007年Ertelt等[4]首次將AOT應(yīng)用于大腦中動脈供血區(qū)梗死的慢性卒中患者(發(fā)病>6月)，研究組患者通過面前2米處的屏幕觀察手和上肢進行的日常生活動作視頻，并要求隨后模仿執(zhí)行這些動作，對照組患者則同時觀察一些無意義的幾何圖形和字母，4周后進行量表上肢功能量表評測，結(jié)果提示研究組評分明顯高于對照組且這種改善一直持續(xù)到治療結(jié)束后8周，同時研究者對兩組患者均進行了動作任務(wù)相關(guān)的fMRI研究，影像學(xué)結(jié)果發(fā)現(xiàn)研究組患者病側(cè)運動皮層的激活和對側(cè)皮層重組明顯高于對照組，為AOT的康復(fù)效果提供了客觀證據(jù)。3年后，一個多中心的單盲隨機對照試驗共招募了103名發(fā)病30d左右的初發(fā)腦卒中患者，研究結(jié)果證明AOT對亞急性期的腦卒中患者的上肢遠端功能的恢復(fù)同樣有效，研究組與對照組的量表評分差異持續(xù)至治療結(jié)束后的3～4個月[24]。Kim和他的同事則通過一組前瞻性隨機對照研究發(fā)現(xiàn)AOT和運動想象療法均可改善腦卒中患者的動作平衡及步行能力，但前者更適合于慢性腦卒中患者[25]。Park 等[26]讓研究組的腦卒中患者觀察不同條件下的步行視頻(包括平地、斜坡、上下樓梯等)后再進行步行訓(xùn)練，結(jié)果證實比對照組取得更好的治療效果。Arya 等[27]則報道了一個很有意思的個案，他的研究團隊在給一位發(fā)病20個月的伴有明顯Broca失語的卒中患者進行上肢運動功能的AOT治療45次后，意外發(fā)現(xiàn)該患者的失語癥得到了明顯的改善，在包括情感表達、一對一對話、命名及自發(fā)談話等方面均有了實質(zhì)性的突破。Ertelt[28]就AOT對失語的可能治療作用加以闡述和說明，并指出AOT很有可能將成為一項全新的現(xiàn)代神經(jīng)康復(fù)治療技術(shù)。AOT對于改善上肢功能障礙及失語的治療效果，已有fMRI等影像學(xué)研究結(jié)果支持，對于步態(tài)和平衡的改善目前尚無影像學(xué)證據(jù)的報道。

動作觀察不僅興奮成年人的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)，在兒童中存在同樣的激活fMRI研究證實單側(cè)腦癱患者進行動作觀察時引起動作執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的激活，這種激活與癱瘓的程度無關(guān)[29]。Buccino 等[30]通過隨機對照研究給予腦癱患兒觀察與年齡相稱的日常生活動作視頻，并隨后模仿，發(fā)現(xiàn)研究組患者的上肢運動功能較對照組明顯改善[30]。Kim等[10]將腦癱患兒分為兩組，一組患兒觀察動作視頻并隨后進行觀察過的視頻動作的PT訓(xùn)練，對照組患兒則在看完風(fēng)景照片視頻后亦進行與研究組患兒相同的PT訓(xùn)練，每次治療共30min，4周12次治療后AOT組患兒的上肢遠端功能評測結(jié)果明顯好于常規(guī)PT訓(xùn)練組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

除了在腦卒中及腦癱康復(fù)中的應(yīng)用，還有研究者將AOT應(yīng)用于帕金森氏病(Pakinson Disease, PD)等其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病并取得了良性的結(jié)果[31]。Pelosin E等[32]發(fā)現(xiàn)AOT可以改善PD患者的運動遲緩，并提出AOT可能將成為一項非常有前景的治療技術(shù)。盡管這兩篇報告均證實AOT對PD患者的臨床癥狀具有正向改善作用，但其結(jié)果均以量表或臨床檢查作為依據(jù)，尚無影像學(xué)的客觀證據(jù)。Tremblay 等[33]通過TMS研究發(fā)現(xiàn)PD患者在進行動作觀察和想象時運動皮層易化能力減弱，從側(cè)面提示AOT治療PD患者的可能機制[35]。值得一提的是，在非神經(jīng)系統(tǒng)疾病中AOT也出現(xiàn)了戲劇性的療效。Bellelli 等[34]在外科術(shù)后的患者中應(yīng)用AOT改善下肢運動功能，結(jié)果顯示研究組患者各項量表評分均好于對照組，作者用自下而上的效應(yīng)來解釋中樞水平的運動功能修復(fù)。

總之，鏡像神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)給現(xiàn)有的神經(jīng)科學(xué)帶來了很大的補充和挑戰(zhàn)，也為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療和康復(fù)帶來新的理論和方法?；阽R像神經(jīng)元理論的動作觀察療法則給神經(jīng)康復(fù)提供了新的思路和方法。鑒于AOT的有效性和操作的便捷性，有研究已提出可將其作為臨床常規(guī)康復(fù)療法[10]。當然，目前仍需進一步大樣本量的研究來細化、規(guī)范AOT技術(shù)，使之更加成熟、更具可操作性。

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