神经外科研究：顶中央小叶和主要运动皮层之间功能联系的解剖功能研究

近年来，研究人员不断探索人类大脑中不同区域之间的联系，特别是涉及运动功能和其可塑性的脑区域。已知顶中央小叶（paracentral lobule，简称PCL）和主要运动皮层（primary motor cortex，简称M1）在运动输出中起重要作用，并且密切相关。本研究旨在深入了解顶中央小叶和初级运动皮层之间的解剖和功能联系及其与运动功能的相关性。

研究目的及背景

本研究由Yusuke Kimura, Shoto Yamada, Katsuya Komatsu, Rei Enatsu等人在札幌医科大学、带广综合医院、Sunagawa市医疗中心和北海道儿童健康与康复医疗中心共同进行。研究发表于《Journal of Neurosurgery》期刊。研究的主要目标是明确顶中央小叶（包含补充运动区，简称SMA）和初级运动皮层（M1）之间的解剖和功能连接。

顶中央小叶包含补充运动区，后者不仅在运动准备和运动意念中扮演重要角色，还显示出与运动功能可塑性相关的重要作用。以Penfield为代表的早期研究通过电刺激发现了M1和SMA，得出补充运动区作为运动相关区域的结论。然而，近年来的研究表明顶中央小叶活动增加与运动损伤密切相关，并建议其作为潜在的康复目标区域。

研究方法

研究设计和患者选择

本研究为非随机回顾性研究，筛选了2019年4月至2023年7月在札幌医科大学医院进行手术的257名患者。最终纳入了16名病灶位于中枢沟附近且需要手术跨半球切口的患者（10男6女，年龄范围11-76岁）。所有患者及其家人均签署了知情同意书。

MRI和fMRI数据采集及处理

使用Signa HDxt 3.0-T MRI扫描仪采集数据。弥散张量成像(diastolic tensor imaging，简称DTI)条件包括：18个磁场梯度方向，视野220 mm, 矩阵128×128, 层厚2.4 mm, 最大b值1000 sec/mm2。 功能性MRI（functional MRI，简称fMRI）条件：TR 3000 msec, TE 30 msec, 矩阵64×64, 层厚3.0 mm, 体素尺寸3×3×3 mm。患者在成像时进行指尖敲击任务。

DTI图和fMRI激活图与结构性MR图像叠加，使用Brainlab公司的iPlan Cranial软件进行进一步处理，定义感兴趣区域（region of interest，简称ROI）。

电极放置及Ccep测量

手术过程中，在中枢前回（precentral gyrus，简称PCG）和顶中央小叶（PCL）放置铂网电极，借助神经导航系统将电极准确放置于术前定义的ROI位置。使用32通道的MeE 1232 neuromaster系统进行皮质-皮质诱发电位（cortico-cortical evoked potential，简称CCEP）测量。测量过程中通过两极电刺激记录CCEP反应。

电生理测量及数据分析

评估患者术前和术后上肢和手的运动功能，使用曼钮肌力评估法（Manual Muscle Test，简称MMT），并对比不同患者组（优势/非优势半球，男性/女性，运动瘫痪/非瘫痪）的CCEP幅度和潜伏期。同时，测量CCEP幅度和潜伏期与DTI测得的纤维数量，平均长度及各向异性分数（fractional anisotropy，简称FA）的相关性。

研究结果

成像结果

DTI 可视化了14名患者的顶中央小叶和初级运动皮层之间的纤维连接，结果显示平均FA值为0.335，平均纤维数为14，平均纤维长度为66 mm。

CCEP测量结果

16名患者均测得单向CCEP反应，其中14名展现了双向CCEP反应，无电极放置或电刺激相关的并发症。CCEP幅度在从M1到PCL方向和PCL到M1方向之间无显著差异。术后运动功能评估显示3名患者出现运动障碍，其中2名患者在临床过程中有改善。

统计分析

Spearman相关测试未发现CCEP幅度与平均FA的显著相关性。两方向（从M1到PCL以及从PCL到M1）的CCEP潜伏期也未显示与纤维长度的显著相关性。此外，CCEP参数在优势与非优势半球之间未显示显著差异。

讨论

本研究首次结合了DTI和双向CCEP测量，探讨了顶中央小叶/补充运动区与初级运动皮层之间的解剖和功能连接。结果表明这些脑区之间存在双向电生理连接，并存在患者间的差异。这一差异可能提示不同个体在运动功能康复过程中的可塑性差异。

本研究的一个重要发现是SMA在运动意念和准备方面的作用，并且在术后发现部分患者出现暂时性瘫痪，进一步支持SMA在运动预备中的关键作用。

虽然该研究具有一定局限性，如样本量较小、选择偏倚及电极放置位置限制等，但其为日后关于运动功能可塑性研究提供了重要基础。

结论

研究结果揭示了顶中央小叶包括补充运动区与初级运动皮层(Primary Motor Cortex, M1)之间存在解剖和功能上的双向连接。这些发现不仅为进一步探讨运动功能网络的复杂性提供了新思路，也为临床上采取针对性的康复治疗策略奠定了基础。未来的研究应进一步扩大样本量，并整合其他影像学及电生理学技术，深度解析运动功能的脑网络连接。

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涉及的专有名词解释： - CCEP（cortico-cortical evoked potential）：皮层-皮层诱发电位，用于测量脑区之间的功能连接。 - DTI（diffusion tensor imaging）：弥散张量成像，分析水分子在脑白质中的扩散情况。 - FA（fractional anisotropy）：各向异性分数，反映水分子扩散的方向性。