胼胝体切断对健侧C7移位术后跨大脑两半球功能重组影响的实验研究

【摘要】  明确胼胝体在健侧C7移位术后跨大脑两半球功能重组过程中所起的作用。［方法］ 将45只SD大鼠随机分为正常对照组、健侧C7移位模型术后和胼胝体切断术后3个月、5个月、7个月、10个月共9组。采用运动皮层内微电极电刺激技术，定量评价大鼠患肢正中神经代表区在双侧初级运动皮层(MI)内的可塑性变化。［结果］健侧C7移位正中神经术后3个月，患肢正中神经代表区在双侧MI均未出现，术后5个月则仅出现于患肢同侧MI，术后7个月在双侧MI均出现，术后10个月则只出现于对侧MI。而胼胝体切断术后5、7和10个月，患肢正中神经代表区均只出现于患肢同侧MI。［结论］在健侧C7移位大鼠模型上证实术后10个月内运动皮层出现了跨大脑两半球的功能重组，胼胝体在该重组中起关键的通道作用。

【关键词】  臂丛 脊神经根 神经损伤 神经移 功能重组

    Abstract ［Objective］To explore the role of callus during transhemispheric reorganization progress after contralateral seventh cervical nerve root transfer to the affected median nerve? ［Method］   Forty-five adult male Sprague-Dawley rats were devided into nine groups? A non-operative group served as control , two adult rat models were set up, including the nerve transfer model of contralateral C7 cervical nerve root to median nerve, as well as the callosotomy model? Each model included 4 groups according different intervals of examination?   Intracortical microstimulation was used to study the plastic changes of the affected median nerve representation region in bilateral primary motor cortex (MI) at different intervals, namely 3, 5, 7 and 10 months postoperatively?  ［Result］ After stimulating bilateral MI, median nerve representation region of the affected forelimb appeared only in the ipsilateral MI instead of contralateral MI at 5 months after the nerve transfer? At 7 months it appeared in MI of both hemispheres? Yet at 10 months it appeared merely in the contralateral MI? However, the median nerve representation region of affected forelimb appeared merely in the ipsilateral MI at 5, 7 and 10 months after callosotomy? ［Conclusion］ Transhemispheric reorganization was confirmed to appear in MI? Transhemispheric reorganization that had taken place in the motor cortex is confirmed to be realized via the corpus callosum?

    Key words： brachial plexus;spinal nerve roots;nerve injuries;nerve transfer;functional reorganization

    臂丛神经损伤的方法很多［1，2］，其中顾玉东院士首创的健侧C7神经根移位术为研究大脑的可塑性提供了独特的人体模型。作者已在大鼠模型上找到了健侧C7移位术后发生跨大脑两半球功能重组的脑电生理依据［3］，然而，胼胝体在该重组过程中是否起作用，尚不清楚。为此，作者在健侧C7移位患侧正中神经大鼠模型的基础上直视下切断了胼胝体，来探讨胼胝体在这种跨大脑两半球功能重组中的作用。

    1材料与方法

    1?1模型制作及动作分组

    1?1?1胼胝体切断模型的建立

    左侧全臂丛根性撕脱、健侧C7移位正中神经手术完成后，将大鼠俯卧位固定于立体定位仪上，常规消毒、铺巾。自双外耳道连线与矢状缝交叉点前10 mm处向后做正中纵行切口（长约15 mm），确定前囟前3 mm至前囟后6 mm。显露硬脑膜后，显微镜下用虹膜刀U型切开硬脑膜和软脑膜后，用2 mm宽的特制脑压板沿纵裂将左侧额叶皮层拉开，将前囟前0?48 mm至前囟后4?52 mm的胼胝体在直视下切断，胼胝体是色泽白亮的横行白质，镜下容易辨认，见到胼胝体下方的纵行皮层，即判断切断成功。用10/0无创缝线缝合硬脑膜，关闭切口。

    1?1?2动物分组

    选用体重250~300 g的SPF级雄性SD大鼠45只（由复旦大学动物部提供），随机分为9组，每组5只。分为正常对照组、健侧C7移位患侧正中神经模型、胼胝体切断模型术后3、5、7、10个月组，共9组。

    1?2刺激前的动物准备、刺激方法均同前［3］。

    1?3绘图

    将每只大鼠双侧MI采集到的所有位点使用Origin 6?1绘图软件绘图，构建出MI各代表区位点的散点图，标记出患肢正中神经代表区。

    1?4观察指标

    电刺激大鼠双侧MI时，记录诱发患肢前臂旋前、屈腕或屈指动作的位点总数，作为各组之间比较的变量。电刺激结束后，取标本作大脑冠状面连续冰冻切片（厚约30 μm），将切片常规尼氏染色，观察胼胝体是否完全切断。

    1?5统计学处理

    多组数据的统计学处理均采用单因素方差分析(ANOVA)的S-N-K法。两组数据的比较采用t检验。P<0?05被认为差异有显著性。统计软件为SPSS13?0。

    2结果

    2?1两种模型大鼠的生物学观察

    健侧C7移位大鼠在术后7个月健肢活动时出现患指的屈曲，10个月患指出现主动抓握食物，而胼胝体切断大鼠术后10个月内均出现患指的屈曲。

    2?2健侧C7移位术后患肢正中神经代表区的可塑性变化结果同前。［3］

    2?3胼胝体切断后患肢正中神经代表区的可塑性变化

    散点图中的阴影部分表示在MI的左前肢(患肢)正中神经代表区。如图1所示为正常双侧MI的代表区，可见左前肢正中神经代表区的位点总数平均2?80±0?84个，且均位于患肢对侧的MI。术后3个月，左前肢(患肢)正中神经代表区在双侧MI均未出现。图2所示为胼胝体切断术后5个月时双侧MI各代表区位点的散点图，可见左前肢(患肢)正中神经代表区几乎占据左侧MI整个右前肢代表区。图3所示为胼胝体切断术后7个月时双侧MI各代表区位点的散点图，可见左前肢正中神经代表区面积也几乎占据了左侧MI整个右前肢代表区。图4所示为胼胝体切断术后10个月时双侧MI各代表区位点的散点图，同样，左前肢正中神经代表区仅出现于左侧MI的右前肢代表区内，且面积明显缩小。左侧MI左正中神经代表区面积的比较发现，左侧MI左正中神经位点总数分别为：术后5个月(24?40±1?14个)、7个月(18?00±1?58个)、10个月(3?60±0?55个)组。各实验组与正常对照组之间多组间两两比较的结果显示：各组之间有显著差异(F=478?88，P<0?0001)。术后5个月组的位点数目显著多于7个月组的（P<0?05)，后者的位点数目又显著多于正常对照组和术后10个月组(P<0?05)，而正常对照组的位点数目与术后10个月相比无显著差异(P>0?05)。因为每个位点所代表的面积是0?25 mm2，代表区位点的数目就代表了代表区的面积。结果表明胼胝体切断术后，只出现于左侧MI的左正中神经代表区面积有随时间延长逐渐缩小的趋势。

    2?4大鼠大脑冠状面连续冰冻切片的尼氏染色结果

    各实验组的大鼠大脑冠状面连续切片的尼氏染色结果显示：胼胝体已经完全切断，表明完全阻断了两侧大脑半球感觉和运动皮层之间的直接联系。

    3讨论

    3?1胼胝体切断模型制作的可行性

    首次采用胼胝体切断术癫痫至今已有60余年的，胼胝体切断术阻断了两侧大脑半球感觉和运动皮层之间的直接连接。本研究参照临床该手术方式，依据Paxinos和Watson的大鼠脑立体定位坐标图直视下切断了胼胝体。术后各实验组的尼氏染色结果证明完全切断了胼胝体。

    3?2胼胝体切断后患肢正中神经代表区的变化时程：

    健侧C7移位模型术后3个月，患肢(左前肢)正中神经代表区在双侧MI均未出现：术后5个月，患肢(左前肢)正中神经代表区仅出现于患肢同侧(左侧)MI；术后7个月，患肢正中神经代表区在双侧MI均出现；术后10个月，患肢正中神经代表区只出现于对侧(右侧)MI，并且其代表区仍位于原前肢代表区内［3］。

    而胼胝体切断模型结果显示：在术后5个月、7个月、10个月时，患肢(左前肢)的正中神经代表区却只出现于同侧(左侧)MI。这表明健侧C7移位术后大鼠MI所出现的跨大脑两半球的功能重组在胼胝体切断后10个月内没有出现，证明了胼胝体在跨大脑两半球的功能重组中起关键作用。

    胼胝体切断术后，患肢正中神经代表区的面积随时间延长而出现逐渐缩小的趋势，这表明：神经再支配早期(术后5个月时)，位于左侧MI的右侧前肢代表区几乎全部兴奋，参与了对该再支配过程的调控；随着神经再支配时间的延长和神经再生的进一步完善(术后7个月时)，患肢新的正中神经代表区被强化，使得该神经所支配肌肉的皮层定位较精确。10个月时，这种定位更加精确，类似于正常的正中神经代表区，尽管是在患肢同侧皮层。

    作者认为在患肢同侧的C7神经根代表区与同侧正中神经代表区之间可能存在一种协调二者的中间神经元，这种网络的基础就是皮层内的横向连接［4］。研究发现［5］：一侧全臂丛根性撕脱伤诱发了双侧MI均出现动态的功能重组，表明双侧MI同位区之间可能存在直接连接，这种连接的基础可能就是胼胝体。这样，双侧正中神经代表区也可以通过胼胝体而直接连接。因此，健侧C7神经根代表区和对侧正中神图1正常对照组双侧MI各代表区位点散点图图2胼胝体切断5个月组双侧MI各代表区位点散点图图3胼胝体切断7个月组双侧MI各代表区位点散点图图4胼胝体切断10个月组双侧MI各代表区位点散点图

    经代表区之间就有了一种间接的连接。健侧C7移位后的神经再支配过程中新的神经传入，就可以通过健侧C7神经根代表区和健侧正中神经代表区而到达患肢对侧正中神经代表区。由于新传入被多次整合或新轴突发芽的形成，最终完全激活了患肢对侧原来的正中神经代表区，实现了对患肢的独立控制。而切断了胼胝体，阻断了大脑两半球之间所有的感觉和运动联系，也就阻断了两侧大脑半球的MI同位区之间的相互联系的，使得这种跨大脑两半球的重组不能实现，患肢的代表区就只能出现于患肢的同侧皮层。这样就产生了一个问题：胼胝体在跨大脑两半球的功能重组中是否一直起作用?可以通过胼胝体的急性切断来回答这个问题。健侧C7移位后期，当患肢的正中神经代表区只出现于对侧MI时，切断胼胝体后再进行微电极电刺激检测。如果对侧运动皮层的患肢代表区不消失，说明胼胝体的作用只是在激活原正中神经代表区的过程中起重要作用。如果胼胝体切断后患肢对侧正中神经代表区消失，说明胼胝体一直在起作用，表明患肢同侧正中神经代表区通过胼胝体来支配原对侧正中神经代表区。作者又做了如下研究［6］：取健侧C7移位术后1年3个月模型大鼠进行MI微电极电刺激，当测得患肢正中神经代表区只位于对侧MI时，切除患肢同侧的大脑皮层，阻断了两侧大脑半球的相互作用，其作用相当于做了急性的胼胝体切断手术。结果发现患肢对侧MI的正中神经代表区仍存在，其面积大小也无变化。这证明了当患肢原正中神经代表区被激活后，胼胝体就失去了作用，说明胼胝体只在激活原正中神经代表区的过程中起关键的通道作用。

    本研究为临床上制定正确的策略(如联合使用药物和理疗方法)来加快这种跨大脑两半球的功能重组，促进C7移位术后患肢功能的早日康复，奠定了坚实的理论基础。

【】
  ［1］官士兵，陈德松，方有生，等?副神经移位修复臂丛损伤受区神经选择的探讨［J］?矫形外科杂志，2004，12：182-184?

［2］顾玉东?健侧C7移位20年［J］?中华手外科杂志，2006，22：193-194?

［3］李占玉，徐建光，徐文东，等?成年大鼠健侧C7移位术后跨大脑两半球功能重组的脑电生理研究［J］?中华手外科杂志，2007，23：11-14?

［4］Hess G?Synaptic plasticity of local connections in rat motor cortex［J］?Acta Neurobiol Exp(Wars)，2004，64：271-276?

［5］李占玉，徐文东，徐建光，等?成年大鼠全臂丛根性撕脱伤后对侧运动皮层可塑性变化的实验研究［J］?中华手外科杂志，2004，20：51-54?

［6］Lou L，Shou T，LI Z，et al?Transhemispheric functional reorganization of the motor cortex induced by the peripheral contral ateralnerve transfer to the injured arm［J］?Neuroscience，2006，138：1225-1231