單側(cè)前庭毀損引起的中樞平衡代償

丁大連，徐先榮，李鵬，張建輝，孫虹

(1.Center for Hearing and Deafness, State University of New York at Buffalo，NY 14214，USA； 2. 空軍特色醫(yī)學(xué)中心 耳鼻咽喉頭頸外科，北京 100142； 3.中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院 耳鼻咽喉頭頸外科，廣東 廣州 510230； 4.成都市第三人民醫(yī)院 耳鼻咽喉頭頸外科，四川 成都 610014； 5.中南大學(xué)湘雅醫(yī)院 耳鼻咽喉頭頸外科，湖南 長沙 410008)

機(jī)體內(nèi)參與平衡感知和調(diào)控的中樞神經(jīng)系統(tǒng)包括前庭通路、眼球和眼肌通路、小腦通路、丘腦通路、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通路、脊髓通路、大腦通路等[1]。上述任何一條神經(jīng)通路的病變都可造成機(jī)體的平衡失調(diào)，并導(dǎo)致其他參與平衡感知和控制神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)的代償性改變[2-4]。本文僅綜述單側(cè)前庭毀損引起的中樞神經(jīng)核團(tuán)的代償性調(diào)節(jié)作用。

1 雙耳前庭輸入信號的不對稱是前庭性平衡失調(diào)的前提條件

前庭核除了接受來自前庭周邊神經(jīng)的刺激信號之外，還接受視覺和本體感覺信號的輸入，因此前庭核不僅是內(nèi)耳平衡感受器與視眼動神經(jīng)核之間的中轉(zhuǎn)站，而且是一個感覺運(yùn)動集成的第一級整合中心[5]。動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，無論是全身應(yīng)用耳毒性藥物造成雙側(cè)前庭感覺毛細(xì)胞同時(shí)發(fā)生相似程度的破壞還是手術(shù)破壞雙側(cè)內(nèi)耳前庭，都不會引起明顯的眩暈癥狀和自發(fā)性眼球震顫[6]。然而如果僅僅破壞一側(cè)前庭，或造成雙側(cè)前庭不同程度的損害，受試動物在麻醉清醒后都會立刻發(fā)生朝著前庭毀損側(cè)或前庭損害較嚴(yán)重側(cè)的頭位偏斜，同時(shí)出現(xiàn)數(shù)小時(shí)到2 d的自發(fā)性眼震和嚴(yán)重的平衡功能障礙[7-8]。這個現(xiàn)象說明單側(cè)前庭破壞所造成的前庭功能障礙要比雙側(cè)前庭同時(shí)受損嚴(yán)重得多，提示單純內(nèi)耳前庭損害導(dǎo)致平衡失調(diào)和自發(fā)性眼震的前提必須是雙耳前庭的輸入信號不對稱，如果雙側(cè)前庭處于相同的損害水平，即使在同一時(shí)間徹底喪失雙側(cè)前庭器官，機(jī)體其他參與平衡感知調(diào)控的神經(jīng)系統(tǒng)仍可有效維持機(jī)體的基本平衡狀態(tài)。

2 前庭神經(jīng)核在單側(cè)前庭毀損后的代償性調(diào)節(jié)作用

單側(cè)前庭毀損之后，患側(cè)前庭神經(jīng)核的電活動即刻消失，然而健側(cè)前庭核的電活動卻顯著增強(qiáng)，這顯然是由于患側(cè)前庭核的突然“沉默”解除了其對健側(cè)前庭核的抑制[9-10]。隨著單側(cè)前庭毀損后時(shí)間的推移，健側(cè)前庭核的電活動隨著通過中線向患側(cè)前庭核輸入來自健側(cè)前庭的刺激而逐漸減弱。大約在單側(cè)前庭毀損后2周左右，健側(cè)前庭核神經(jīng)元的平均靜息電活動降低到與前庭毀損側(cè)前庭神經(jīng)元靜息電活動相等的低下程度[9-10]。術(shù)前雙側(cè)前庭核自發(fā)放電和對平衡刺激反應(yīng)的活動能力保持在一個正常的平衡水平。單側(cè)前庭毀損術(shù)后即刻，患側(cè)前庭核的活動喪失，健側(cè)前庭核由于對側(cè)抑制的解除反而有所增強(qiáng)，此時(shí)伴隨劇烈的自發(fā)性眼震和眩暈癥狀。單側(cè)前庭毀損術(shù)后3 d，健側(cè)前庭核的活動有所減弱，自發(fā)性眼震和眩暈癥狀有所減輕。單側(cè)前庭毀損術(shù)后1周，健側(cè)前庭核的活動繼續(xù)減弱，患側(cè)前庭核開始出現(xiàn)來自健側(cè)前庭刺激的活動，少有輕微眩暈癥狀或偶見自發(fā)性眼震。單側(cè)前庭毀損術(shù)后2周或更長時(shí)間，健側(cè)前庭核的活動與患側(cè)前庭核的活動達(dá)到一個新的低水平的平衡狀態(tài)，眩暈和眼震癥狀徹底消失。見圖1。這種發(fā)生在健側(cè)前庭核的靜息電位下調(diào)和敏感性降低以及經(jīng)中線與患側(cè)前庭核分享健側(cè)前庭核信號的現(xiàn)象，可能是通過削弱和分享健側(cè)前庭核使雙側(cè)前庭核達(dá)到一種新的平衡狀態(tài)。這或許可以理解為了使雙側(cè)前庭的傳入信號達(dá)到平衡，在永久喪失一側(cè)前庭之后，機(jī)體通過主動削弱健側(cè)前庭核以減少對前庭功能的需求，從而使其他平衡相關(guān)神經(jīng)核團(tuán)有效協(xié)調(diào)新的平衡感知和調(diào)控秩序。這種主動削弱健側(cè)前庭信號的策略也許是機(jī)體在單側(cè)前庭毀損之后重新獲得平衡代償?shù)闹匾葲Q條件。

圖1 單側(cè)前庭毀損前后雙側(cè)前庭核對前庭失衡信號的代償性調(diào)節(jié)示意圖

雙側(cè)前庭核之間的間隙連接在單側(cè)前庭毀損后發(fā)生的代償過程中起到促進(jìn)患側(cè)前庭核恢復(fù)自發(fā)性電活動的作用[10-11]。單側(cè)前庭的毀損注定患側(cè)前庭核永久喪失來自患側(cè)前庭的傳入信息，唯一使患側(cè)前庭核重新參與感受前庭刺激的途徑只能是通過前庭聯(lián)合分享來自健側(cè)的前庭刺激信號。已知單側(cè)前庭切除并不改變前庭聯(lián)合的中線輸出模式，患側(cè)前庭核神經(jīng)元突觸的功效隨著時(shí)間的延長而發(fā)生反應(yīng)峰值的增加和持續(xù)時(shí)間的縮短以及突觸后電位振幅的增大，從而使患側(cè)前庭核對健側(cè)前庭電刺激也能起反應(yīng)。然而這種情況卻并不發(fā)生在雙側(cè)前庭正常的動物，說明患側(cè)前庭核神經(jīng)元的功效增益有賴于突觸可塑性的改變[12]。在前庭核平衡代償過程中，隨著患側(cè)前庭核的激活和健側(cè)前庭核的抑制，雙側(cè)前庭核最終達(dá)到一個低水平的對稱狀態(tài)。這種低水平代償顯然不足以完全替代原先雙側(cè)正常前庭對平衡信號的感知和調(diào)控，這就迫使機(jī)體更多依賴于其他中樞神經(jīng)核團(tuán)的代償性改變。實(shí)驗(yàn)證實(shí)切斷前庭聯(lián)合并不影響靜態(tài)平衡障礙的代償性姿勢調(diào)整，提示中線活動對前庭核靜態(tài)障礙的代償或許并不十分重要[13]。然而切斷中線卻有效消除了患側(cè)I型神經(jīng)元對旋轉(zhuǎn)刺激的反應(yīng)，提示前庭核對動態(tài)平衡障礙的代償離不開中線前庭聯(lián)合神經(jīng)活動的參與[12]。

在腦可塑性改變事件中，神經(jīng)網(wǎng)的數(shù)量和著色程度在早期有一個暫時(shí)降低的過程，但在平衡代償之后卻可以恢復(fù)[14]。在遺傳性神經(jīng)網(wǎng)減少的小鼠，單側(cè)前庭毀損后的平衡代償過程明顯縮短[14]。這或許是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)減少小鼠的前庭核由于缺乏外基質(zhì)而更容易發(fā)生可塑性改變，至少意味著神經(jīng)網(wǎng)的改變是前庭核代償?shù)闹匾嚓P(guān)因素之一。

3 視覺系統(tǒng)在單側(cè)前庭毀損后的代償性調(diào)節(jié)作用

前庭損害或眼病及視動障礙之所以都伴隨眼震和眩暈，這是由于視眼動通路與前庭眼動通路在腦干存在著共享結(jié)構(gòu)，由此造成視覺與內(nèi)耳前庭之間的相互影響和交互反應(yīng)。單側(cè)前庭毀損后，視神經(jīng)和眼動神經(jīng)始終在利用視覺維持機(jī)體的平衡，從而使機(jī)體能夠迅速重新確定空間意識[15]。值得注意的是，單側(cè)前庭毀損引起的自發(fā)性眼震往往在24 h內(nèi)消失，然而前庭的代償卻需要至少1周以上，提示視覺代償?shù)陌l(fā)生要比前庭代償早得多。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，生活在暗環(huán)境單側(cè)前庭毀損動物的前庭-眼反射難以恢復(fù)，相反，經(jīng)歷視覺適應(yīng)卻可以使前庭-眼反射很快恢復(fù)[16]。單側(cè)迷路切除后在光照下代償沙土鼠的前庭內(nèi)側(cè)核很快出現(xiàn)頻率響應(yīng)的改善，而在黑暗環(huán)境中代償動物卻未能改善。此外，單側(cè)前庭毀損后在光照下代償動物的對側(cè)橄欖背下蓋和垂體及前庭核中的Fos標(biāo)記和浦肯野細(xì)胞標(biāo)記均迅速增強(qiáng)，提示這些改變應(yīng)該歸因于視覺的代償性輸入[17]。另外，一位代償最佳半規(guī)管畸形兒童案例雖然學(xué)會了游泳，但在閉眼時(shí)卻無法保持水中平衡，這足以說明視覺代償?shù)闹匾訹18]。

為了使物體在視網(wǎng)膜上的成像清晰穩(wěn)定，凝視本能使正常的前庭-眼反射在向右旋轉(zhuǎn)的前庭刺激條件下會產(chǎn)生一個眼球向左移動的反射。然而，向右旋轉(zhuǎn)形成的固定物體圖像左移在反光棱鏡測試條件下卻是朝著相反的方向，從而使眼球的運(yùn)動方向不是向左而是向右。受試者因反光鏡作用而發(fā)生的前庭-眼反射減弱可以保持到第2天，應(yīng)用反光棱鏡數(shù)周后，這種反轉(zhuǎn)方向的眼震還可能再次出現(xiàn)[19-20]。 單側(cè)前庭損毀的貓?jiān)陬愃茖?shí)驗(yàn)條件下表現(xiàn)出的糾正眼球運(yùn)動方向要比正常動物緩慢的多[21]。上述結(jié)果不僅說明了視覺適應(yīng)的可塑性，而且還證明了前庭失衡與視覺糾正的密切關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對前庭外周受損病例進(jìn)行必要的視眼動訓(xùn)練有助于提高前庭-眼反射的增益，因此，視動眼練習(xí)被認(rèn)為是替代性前庭康復(fù)的有效訓(xùn)練方法之一。

4 小腦系統(tǒng)在單側(cè)前庭毀損后的代償性調(diào)節(jié)作用

單側(cè)前庭毀損在導(dǎo)致患側(cè)前庭輸入喪失和患側(cè)前庭核功能減弱的同時(shí)也削弱健側(cè)前庭核的神經(jīng)活動。隨著雙側(cè)前庭核的失衡，小腦不得不強(qiáng)制抑制甚至?xí)簳r(shí)關(guān)閉來自前庭核的信息，在小腦水平把因前庭失衡的感覺降低到最低水平的過程被稱之為“小腦鉗”效應(yīng)。即術(shù)前雙側(cè)小腦神經(jīng)核團(tuán)對頭位轉(zhuǎn)動刺激保持在一個相對平衡的反應(yīng)水平。單側(cè)前庭毀損術(shù)后即刻，患側(cè)小腦神經(jīng)核團(tuán)因來自患側(cè)前庭核的信號喪失而幾乎喪失了對頭位轉(zhuǎn)動的反應(yīng)活動，健側(cè)小腦神經(jīng)核團(tuán)的活動卻相對有所增強(qiáng)。單側(cè)前庭毀損術(shù)后24 h健側(cè)小腦神經(jīng)核團(tuán)的活動明顯減弱，患側(cè)小腦神經(jīng)核團(tuán)開始對頭位轉(zhuǎn)動出現(xiàn)反應(yīng)活動。單側(cè)前庭毀損術(shù)后48 h，雙側(cè)小腦的神經(jīng)核團(tuán)活動對頭位轉(zhuǎn)動刺激產(chǎn)生相對平衡的反應(yīng)活動。見圖2。將前庭核代償過程(圖1)與小腦神經(jīng)核團(tuán)代償過程(圖2)做一個對比，不難看出在單側(cè)前庭毀損之后，在前庭核水平實(shí)現(xiàn)代償?shù)臅r(shí)間超過1周，而在小腦水平實(shí)現(xiàn)代償?shù)臅r(shí)間僅需48 h。由此可見，小腦鉗效應(yīng)可以迅速屏蔽來自前庭核的失衡信息。這是否意味著前庭核的代償性功能下調(diào)有賴于小腦鉗效應(yīng)？還有待進(jìn)一步研究。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單側(cè)前庭神經(jīng)切斷后，小腦和前庭核的浦肯野細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)酶-蛋白激酶C及其異構(gòu)體從前庭毀損后6 h的表達(dá)顯著不對稱，但在24 h內(nèi)可轉(zhuǎn)變到完全對稱，提示浦肯野細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶C及其異構(gòu)體很可能關(guān)系到最早出現(xiàn)在小腦和前庭核的突觸可塑性變化[22-23]。鑒于下橄欖核和后蚓前腹膜神經(jīng)元在單側(cè)前庭毀損后也迅速發(fā)生代謝改變，提示小腦的代償性調(diào)節(jié)對前庭腦干也會產(chǎn)生反饋性影響。另外，雙側(cè)腦干、小腦和下橄欖體的多胺，如亞精胺、精胺、腐胺等在單側(cè)前庭毀損后也都迅速提高到一個新的平衡狀態(tài)，提示多胺水平的明顯改變對腦干、小腦和下橄欖體等中樞神經(jīng)系統(tǒng)的代償性平衡具有重要的作用[24]。做為研究神經(jīng)激活和中樞可塑性的分子標(biāo)志物，在單側(cè)前庭毀損之后，c-Fos mRNA及其相關(guān)Fos蛋白質(zhì)被發(fā)現(xiàn)在前庭核、下橄欖、小腦皮質(zhì)和尾狀核均呈現(xiàn)明顯的不對稱表達(dá)，證實(shí)這些神經(jīng)核團(tuán)都因平衡障礙而發(fā)生了可塑性改變[25]。

圖2 單側(cè)前庭毀損前后雙側(cè)小腦對前庭失衡信號的代償性調(diào)節(jié)示意圖

單側(cè)前庭毀損但小腦結(jié)構(gòu)正常的動物表現(xiàn)出有效的動態(tài)平衡適應(yīng)性，然而將小腦切除的動物卻完全喪失了這種適應(yīng)性恢復(fù)，說明小腦前庭反射的自適應(yīng)增益控制在平衡代償中至關(guān)重要[26-27]。Aleisa等[28]發(fā)現(xiàn)，具備小腦浦肯野細(xì)胞的Lurcher野生型小鼠的靜態(tài)平衡障礙和動態(tài)平衡障礙在單側(cè)前庭損壞后都可完全恢復(fù)正常，但在不具備小腦浦肯野細(xì)胞的Lurcher突變小鼠則不能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)平衡代償，其動態(tài)平衡代償性恢復(fù)也十分有限，這就再次說明小腦浦肯野細(xì)胞在單側(cè)前庭永久性損害后的平衡康復(fù)過程中所具有的重要作用。與此不同的是，單側(cè)前庭神經(jīng)切斷而小腦正常的狒狒卻使其姿勢障礙得到了完全的糾正[29]。上述現(xiàn)象足以說明，即使機(jī)體還有其他參與平衡感知和調(diào)整的神經(jīng)核團(tuán)存在，但小腦的喪失卻將使前庭永久損害造成的平衡障礙難以代償。

5 下橄欖體在單側(cè)前庭毀損后的代償性調(diào)節(jié)作用

下橄欖體的主要功能是協(xié)調(diào)小腦和脊髓之間的信號傳遞并參與機(jī)體運(yùn)動的平衡調(diào)節(jié)和運(yùn)動學(xué)習(xí)。因此下橄欖核關(guān)系到小腦和脊髓對平衡代償。在單側(cè)前庭毀損后6～24 h的分子事件發(fā)生的最活躍階段，對側(cè)下橄欖核的BDNF mRNA發(fā)生了明顯增強(qiáng)，這種改變被認(rèn)為與下橄欖核早期發(fā)生的c-Fos快速誘導(dǎo)存在密切關(guān)系[25, 30]。在單側(cè)迷路切除小鼠的前庭內(nèi)側(cè)核、脊髓前庭核、對側(cè)前臂下動脈核以及對側(cè)下橄欖核都發(fā)現(xiàn)了類似的c-Fos改變，說明下橄欖核在平衡失調(diào)和代償期間確實(shí)發(fā)生了明顯的可塑性改變[31]。在單側(cè)前庭毀損早期的沙土鼠橄欖背下蓋也呈現(xiàn)出c-Fos表達(dá)增強(qiáng)，說明下橄欖核在平衡失調(diào)的開始階段就參與了平衡的代償[17]。單側(cè)化學(xué)性迷路切除大鼠在損害發(fā)生的急性期同樣立刻表現(xiàn)出下橄欖核中的Fos不對稱分布，進(jìn)一步證實(shí)下橄欖核是最早開始發(fā)生代償性改變的中樞神經(jīng)核團(tuán)之一[32]。Kaufman在單側(cè)迷路切除后第4天大鼠身上發(fā)現(xiàn)下橄欖核中的促腎上腺皮質(zhì)素釋放因子的寡核苷酸水平發(fā)生明顯變化，提示這些神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)可能是下橄欖核代償性改變的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[33]。

6 丘腦對前庭失衡的代償性調(diào)節(jié)

作為第三級感覺運(yùn)動整合中心之一的丘腦，在單側(cè)前庭毀損后因輸入信號混亂而產(chǎn)生錯誤丘覺。隨著前庭核和小腦及其他神經(jīng)核團(tuán)的代償性改變，傳入丘腦的體位平衡信號會逐漸趨向于對稱。雖然平衡丘覺的恢復(fù)離不開所有參與平衡感知神經(jīng)核團(tuán)的共同代償性調(diào)控，但丘腦本身在平衡代償期間也會發(fā)生一系列代償性改變。Zwergal等[34]證明單側(cè)迷路破壞動物的前庭核、丘腦、多感覺皮層、海馬及杏仁核在損害即刻就發(fā)生了腦葡萄糖代謝的顯著不對稱，在隨后的1～2 d逐漸恢復(fù)并在雙側(cè)前庭核和下丘腦保持持續(xù)增長趨勢，說明丘腦和腦干前庭核對機(jī)體平衡失調(diào)的感覺同樣敏感并且在病變發(fā)生后即刻就做出相應(yīng)改變。單側(cè)前庭毀損后，N-乙酰-L-亮氨酸的表達(dá)在丘腦下部明顯減少而在前庭小腦卻顯著增加[35]。值得特別注意的是，由小腦3個中央核團(tuán)和前庭復(fù)合體發(fā)出新的神經(jīng)纖維投射到同側(cè)丘腦。說明丘腦在單側(cè)前庭毀損后不僅促進(jìn)自身的可塑性改變而且與其他神經(jīng)核團(tuán)建立起新的神經(jīng)聯(lián)系[4]。

前庭功能被認(rèn)為有助于空間信息處理和海馬空間記憶。研究證實(shí)，丘腦可將前庭信息通過前額葉皮層直接傳遞到海馬，刺激前庭也可以通過影響丘腦前核神經(jīng)元間接構(gòu)成對海馬的刺激，提示丘腦-海馬之間的相互作用很可能在單側(cè)前庭毀損后的平衡代償中也起到重要作用[36]。

7 脊髓神經(jīng)束對前庭失衡的代償性調(diào)節(jié)

來自中樞各個參與感知和調(diào)控平衡的神經(jīng)核團(tuán)發(fā)出的神經(jīng)指令直接或間接抵達(dá)脊髓，在直接調(diào)節(jié)脊髓牽強(qiáng)反射的同時(shí)，又被間接下達(dá)到各個神經(jīng)-肌肉接頭終端，從而通過控制相應(yīng)的肌肉群張力協(xié)調(diào)以糾正體位姿勢。脊髓神經(jīng)束在單側(cè)前庭毀損后的平衡代償作用過去被認(rèn)為僅僅是把中樞各個神經(jīng)核團(tuán)的指令下達(dá)到運(yùn)動神經(jīng)的終端以糾正體位平衡。雖然一側(cè)前庭神經(jīng)切斷立刻表現(xiàn)出脊髓反射的不對稱，但是大都被歸因于是多個中樞神經(jīng)核團(tuán)因前庭失衡所發(fā)出的錯誤指令而排除了脊神經(jīng)單獨(dú)代償?shù)目赡苄?。然而，Azzena等[37]在單側(cè)脊髓傳入神經(jīng)切除后又施行一側(cè)迷路切除而最終實(shí)現(xiàn)平衡代償?shù)耐米由砩习l(fā)現(xiàn)，前庭皮層場電位和刺激健側(cè)前庭神經(jīng)從前庭皮層誘發(fā)的單神經(jīng)纖維響應(yīng)均發(fā)生了對側(cè)增強(qiáng)而同側(cè)減弱的明顯改變。這些不對稱反應(yīng)提示，來自脊髓的信號干預(yù)很可能影響到前庭脊髓代償和前庭眼動功能補(bǔ)償以及大腦皮層功能。

前庭外側(cè)脊髓束被認(rèn)為是脊椎動物進(jìn)化最早出現(xiàn)的前庭脊髓控制途徑。Di Bonito等[38]研究了基因Hoxb1從前庭核投射到脊髓的發(fā)育模式，Hoxb1純合子突變使起源于小鼠后腦的前庭內(nèi)外側(cè)脊髓束和前庭眼束及網(wǎng)狀脊髓神經(jīng)元在小鼠出生早期階段均無法形成，這種缺陷造成的前庭外側(cè)脊髓束介導(dǎo)的后肢前庭脊髓反射消失雖然在出生后第2周可以得到代償性恢復(fù)，但成年小鼠始終還是存在肢體運(yùn)動的不協(xié)調(diào)缺陷。上述現(xiàn)象不僅說明Hoxb1基因?qū)η巴ゼ顾枋l(fā)育的重要性，同時(shí)也提示反射性肢體運(yùn)動失調(diào)具有其自主可塑性。

8 腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對前庭失衡的代償性調(diào)節(jié)

腦干內(nèi)的神經(jīng)核團(tuán)包含多種內(nèi)臟和軀體的感覺核團(tuán)和運(yùn)動核團(tuán)。尤其是特殊軀體感覺核中的耳蝸核和前庭核，分別在聽覺功能和平衡功能起到?jīng)Q定性重要作用。腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)除了包括腦干界內(nèi)的那些神經(jīng)核團(tuán)和神經(jīng)纖維之外，還包括從脊髓到丘腦底部所有的神經(jīng)細(xì)胞和由神經(jīng)纖維交織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其上行投射到大腦皮層，其下行投射到脊髓，因此腦干網(wǎng)狀系統(tǒng)在平衡感知和調(diào)控方面起到舉足輕重的作用。

前庭核位于腦干的橋腦和延髓，所以，發(fā)生在前庭核的代償性調(diào)節(jié)實(shí)際上也就是發(fā)生在腦干及其網(wǎng)狀系統(tǒng)內(nèi)[10，12]。大部分視覺和眼動神經(jīng)傳導(dǎo)通路都是通過腦干，因此視覺和眼動代償也關(guān)系到腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對平衡的代償性調(diào)節(jié)[17，20，39]。腦干具備參與調(diào)節(jié)骨骼肌張力和內(nèi)臟活動的功能，做為機(jī)體運(yùn)動調(diào)節(jié)中樞的小腦更是通過調(diào)節(jié)骨骼肌運(yùn)動維持著體位平衡，特別是古小腦，其主要職責(zé)就是接受來自前庭核的感應(yīng)信息，因此腦干與小腦在平衡失調(diào)和平衡代償期間始終保持著同步協(xié)調(diào)性改變[22-25]。下橄欖核做為延髓的感覺運(yùn)動整合中心位于腦干延髓橄欖的深層，擔(dān)負(fù)著腦干與小腦和腦干與大腦之間聯(lián)系的重任，因此下橄欖核的平衡代償實(shí)際上屬于腦干代償?shù)囊徊糠諿17, 25, 30-31]。從腦干直接投射到丘腦的平衡覺信號經(jīng)丘腦整合成平衡丘覺，因此丘腦的平衡代償也有賴于腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的信息輸入[4, 34-35]。腦干延髓的尾端直接連接脊髓，從而使脊髓平衡代償與腦干及其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的代償性調(diào)節(jié)密切相關(guān)[37]。

Fos被認(rèn)為是代償性改變的神經(jīng)元激活模式，亦可視為代償觸發(fā)器[40-41]。Kaufman等[32]發(fā)現(xiàn)單側(cè)前庭切除大鼠腦干神經(jīng)元中Fos蛋白的表達(dá)變化，從而認(rèn)定表達(dá)Fos蛋白的神經(jīng)元是產(chǎn)生反應(yīng)的特定神經(jīng)核團(tuán)。Cirelli等在單側(cè)迷路切除后3、6、24 h分別觀察了大腦中基因c-Fos表達(dá)水平的改變，從而確定了最早發(fā)生可塑性改變的神經(jīng)元的位置，其中腦干網(wǎng)狀系統(tǒng)的神經(jīng)元和其它參與感知調(diào)控平衡的神經(jīng)核團(tuán)一樣，最早進(jìn)入了激活模式[42]。

9 大腦系統(tǒng)在單側(cè)前庭毀損后的代償性調(diào)節(jié)作用

雖然大腦不與前庭直接聯(lián)系，但是所有參與感知和調(diào)控平衡的神經(jīng)核團(tuán)都通過各自的投射系統(tǒng)把信息傳送到大腦前庭皮層[43]。因此，單側(cè)前庭毀損的信息自始至終都被及時(shí)傳送到大腦。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)單側(cè)前庭神經(jīng)炎患者的腦局部葡萄糖代謝在前庭皮層和皮質(zhì)下區(qū)域在急性期顯著加強(qiáng)，但在視覺皮層和聽覺皮層卻明顯減弱，說明單側(cè)前庭的損壞立刻啟動了大腦皮層的激活模式[39]。據(jù)報(bào)道，前庭神經(jīng)炎患者的大腦前庭皮層的灰質(zhì)體積顯著增大[3，44]，單側(cè)聽神經(jīng)瘤切除患者的大腦初級體感皮層和運(yùn)動敏感區(qū)的灰質(zhì)體積也明顯增大[3]，證明大腦皮層在接收到平衡失調(diào)信息后確實(shí)立刻發(fā)生了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改變。由此可見，發(fā)生在大腦皮層灰質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變可能是實(shí)現(xiàn)大腦皮層可塑性改變的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]。

大量腦損傷實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，腦結(jié)構(gòu)的可塑性改變主要表現(xiàn)在可塑性軸突和樹突的發(fā)芽及突觸數(shù)量的增加，腦功能的可塑性改變主要表現(xiàn)在腦功能的重組、潛伏神經(jīng)通路的啟用、神經(jīng)聯(lián)系效率的增強(qiáng)以及突觸傳遞的可塑性變化。目前對單側(cè)前庭毀損引起的大腦可塑性變化的發(fā)生和發(fā)展及其改變機(jī)制，還有待更深入的實(shí)驗(yàn)研究。