Galvanic Vestibular Stimulation Reveals Disruption of Ipsilesional Brainstem Pathways in Hemiparetic Stroke Survivors 直流电前庭刺激揭示偏瘫卒中幸存者同侧脑干通路受损

《Experimental Physiology》：Galvanic vestibular stimulation reveals disruption of ipsilesional brainstem pathways in hemiparetic stroke survivors

　　

肌肉协调的时空结构源于皮质、脑干及脊髓通路对运动神经元池的协作与竞争，各通路持续受任务需求、肢体位置及下行束完整性的塑造。研究人员采用直流电前庭刺激（galvanic vestibular stimulation, GVS）探究右侧偏瘫卒中幸存者（n=14）是否存在脑干前庭输出受损，并与年龄匹配对照组（n=14）比较。评估指标为静息及模拟够取（即够取）运动中颈肌与臂肌的肌间相干性，肩部分别处于中立位与外展位，每种体位均设置无刺激、假刺激及GVS三种条件。既往研究显示年轻成年人在静息GVS时颈肌相干性升高，本研究对照组亦观察到该现象。出乎意料的是，卒中幸存者仅在患侧呈现相同模式，非患侧颈肌相干性降低。够取运动中，无论是否施加GVS，患侧臂肌与颈肌的相干性较对照组均未发生变化，且在肩外展时相干性进一步降低。鉴于GVS未加剧够取任务中任何肌对的肌间相干性，且肩外展时相干性反而降低，本研究结果不支持“脑干前庭输出增强是卒中后随意运动病理性协同的主要驱动因素”这一假说。此外，静息GVS时非患侧颈肌相干性降低提示同侧脑干前庭输出发生改变。这凸显了在卒中后神经康复策略中，除下调的同侧前庭投射外，探索尚未被关注的对侧脑干-脊髓通路的必要性。

《Experimental Physiology》刊发的这项研究聚焦卒中后运动障碍的核心机制问题。卒中后偏瘫常伴随“病理性协同运动”——即肌肉失去独立控制，出现异常耦合，典型表现为患侧上肢屈曲协同：肩外展时伴随肘屈曲与前臂旋后，严重限制够取与抓握功能。学界普遍认为皮质脊髓束（corticospinal tract, CST）损伤是主要原因，同时皮层下通路（如网状脊髓束）驱动增强及节段反射回路适应不良也被认为是重要贡献因素。然而，另一个关键的皮层下运动系统——前庭系统，其对病理性协同的潜在作用长期未被充分探究。既往研究发现卒中后前庭诱发肌源性电位存在不对称，患侧振幅高于非患侧且与痉挛程度相关，暗示前庭输出可能上调并参与病理改变。但前庭通路是否及如何在随意运动（尤其是加重协同的肩外展够取动作）中影响上肢肌肉驱动，仍不明确。本研究旨在通过直流电前庭刺激（GVS）结合肌间相干性（intermuscular coherence, IMC）分析，明确卒中幸存者脑干前庭输出在静息与够取运动中的特征，检验其是否构成病理性协同的重要来源，并为神经康复提供新靶点。

研究人员纳入14例慢性左侧半球梗死导致右侧偏瘫的卒中幸存者（平均年龄58.5岁，卒中后平均4.6年，Fugl-Meyer上肢评分范围6-60分，覆盖轻中度障碍谱系），以及14例年龄匹配的健康对照（平均年龄58.3岁）。所有受试者完成三项任务：静息坐位、肩中立位够取（水平面转动 ergometer）、肩外展90°位够取。每项任务随机施加三种刺激：无刺激、GVS（双侧乳突电极，阳极置于测试侧，4 Hz，0.8-1.2 mA）、假刺激（同位置振动，无电流）。表面肌电记录双侧颈部（胸锁乳突肌SCM、上斜方肌UTrap）与上肢（肱二头肌Bic、三角肌前中后头ADelt/MDelt/PDelt）共7块肌肉活动。采用300 ms窗、50%重叠计算肌间相干性，经Fisher z变换（IMC_z）后进行线性混合效应模型与稳健ANOVA分析，重点比较组间（对照右上肢 vs 卒中患侧/非患侧）、刺激类型、任务条件的差异。

研究结果如下：

3.1 GVS增加对照组静息时双侧颈肌神经驱动：对照组静息状态下，GVS（非假刺激）显著升高颈肌（SCM-UTrap）在α（8-16 Hz）、β（16-30 Hz）、γ（30-50 Hz）频段的IMC_z，且无左右差异，证实GVS有效激活脑干前庭输出，且不受利手影响。

3.2 GVS不增加卒中后静息非患侧颈肌共同神经驱动：卒中组静息时颈肌IMC_z存在显著侧别差异（患侧>非患侧）及刺激类型×侧别交互作用。与对照组相比，仅非患侧在GVS时的α频段IMC_z显著降低（P=0.029），患侧则与对照组无差异。表明卒中后前庭输出异常表现为同侧（非患侧）通路下调，而非患侧上调。

3.3 肩外展够取时患侧臂肌神经驱动降低：两组够取运动角速度无差异。GVS在任何条件下均未增加患侧臂肌或颈肌的IMC_z。与对照组相比，患侧在两种够取任务中臂肌（Bic-ADelt, Bic-MDelt, Bic-PDelt, ADelt-MDelt）的IMC_z普遍显著降低；且肩外展位较中立位进一步降低（如Bic-ADelt P=0.007）。证明随意够取中臂肌共享神经驱动减弱，且肩外展（协同加重体位）时更甚，但该现象与前庭输出无关。

讨论部分指出，本研究首次明确否定了“前庭输出增强驱动病理性协同”的主流假说。GVS未能在够取中提升任何肌群的相干性，且肩外展时相干性反而降低，说明前庭通路并非协同运动的优势贡献者。卒中后非患侧颈肌对GVS反应减弱，揭示了此前被忽视的同侧脑干前庭通路受损，这可能源于皮质-前庭通路中断或脑干核团调节异常。患侧臂肌相干性降低则更符合CST损伤导致的共同驱动减少，与既往上运动神经元病变研究一致。研究局限性包括样本量较小、未分层损伤严重程度及缺乏神经影像验证通路损伤，但严谨的设计（重复测量、稳健统计）确保了核心发现的可靠性。临床启示在于：不应将前庭刺激作为减轻协同的干预靶点；需重视非患侧（同侧）功能障碍，将其纳入康复评估与干预；未来需探索其他潜在通路（如脊髓固有神经元、单胺能通路）在协同中的作用；且神经调控疗效可能受肢体体位影响。

结论：GVS可可靠提升健康人静息时颈肌共享神经驱动，卒中幸存者则呈不对称反应——患侧颈肌反应与对照相当，非患侧（同侧）反应意外降低，提示同侧皮质-前庭及脑干通路受损。卒中幸存者够取运动时臂肌共享驱动降低，肩外展时尤甚，但GVS未增强该驱动，因此排除脑干前庭输出对臂运动障碍的显著贡献，强调剩余通路在卒中后随意臂运动破坏中的核心作用。