徐建光教授团队揭示皮质-基底节-丘脑-皮质神经环路受损影响脑卒中患者上肢运动功能恢复的机制

近日，我校附属岳阳中西医结合医院大康复学科首席专家徐建光教授团队在MedComm杂志在线发表了题为Mapping individual cortico–basal ganglia–thalamo–cortical circuits integrating structural and functional connectome: implications for upper limb motor impairment poststroke的研究论文。该研究发现，皮质-基底节-丘脑-皮质（cortico-basal ganglia-thalamo-cortical，CBTC）短环路中“初级运动皮质（primary motor cortex，M1）-尾状核”连接可预测脑卒中患者上肢运动功能恢复情况，为神经环路调控新策略提供新靶标。

脑卒中后运动功能重建是康复领域研究的焦点与重大挑战。传统康复主要通过训练-再训练进行直接干预，疗效存在瓶颈。功能康复的核心机制是神经可塑性，目前针对运动康复的神经调控多为单靶点刺激，但大脑可塑性不只局限于某个脑区，而是广泛地发生在环路和网络水平。徐建光教授团队把研究重点从单个脑区调控转向神经环路调控，基于症状相关的个体化神经环路追踪探索精准神经环路调控的创新策略。

该研究分别纳入了64例脑卒中患者和64例健康受试者，利用大脑弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI），以尾状核、壳核、苍白球和丘脑为种子点，M1、前运动皮质（premotor cortex，PreM）、背外侧前额叶（dorsolateral prefrontal cortex，DLPFC）、内侧前额叶（medial prefrontal cortex，MPFC）和眶额叶（orbitofrontal cortex，OFC）为目标脑区进行概率性纤维追踪，实现在个体空间对皮质下核团的分割，基于结构连接个体水平精准构建CBTC环路，包括“长环路”（皮质-纹状体-苍白球-丘脑-皮质环路）和“短环路”（皮质-纹状体-丘脑-皮质环路）。再将弥散像分割后的各环路脑区配准至功能像，计算CBTC神经环路的各功能连接。在此基础上，一方面从功能连接（functional connectivity，FC）角度对比了常规的基于脑区图谱（atlas）的构建方法和个体水平基于结构连接的构建方法，另一方面通过机器学习标定CBTC神经环路中促进脑卒中上肢运动功能康复的关键连接。基于连接组的预测模型（connectome-based predictive modeling，CPM）研究结果显示，在个体化映射的CBTC神经环路中，正连接（positive connection）可预测Fugl-Meyer上肢运动功能评分，其中预测性能最好的正连接为患侧CBTC短环路中的“M1-尾状核”连接。

该研究揭示了CBTC环路在脑卒中后上肢运动功能恢复中的核心作用，具有重要的临床转化意义。研究通过创新性地结合结构与功能连接组学技术，精确映射个体化的神经环路，不仅突破了传统单一靶点刺激的局限性，还显著提升了人们对脑卒中后网络重塑和运动功能恢复的理解。结果提示，针对特定的关键环路进行个性化干预，能够更有效地促进运动功能康复。这一发现为未来个性化、精确化的神经调控策略和康复治疗提供了坚实的科学基础，具有广泛的临床应用前景。

我校附属岳阳中西医结合医院康复医学科博士薛炘、附属曙光医院华续贇副教授和郑谋雄副教授为论文共同第一作者，徐建光教授和附属岳阳中西医结合医院吴佳佳副教授为共同通讯作者。我校附属岳阳中西医结合医院为第一署名单位。以上研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金项目等多个国家级和省部级基金支持。（科技处、中医智能康复教育部工程研究中心）