龚高浪研究组揭示“左脑中风”与“右脑中风”在大脑可塑性变化方面的异同规律

近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室的龚高浪研究组在脑血流研究领域的国际权威期刊Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism在线发表了题为 “Common and unique structural plasticity after left and right hemisphere stroke” 的研究论文。该论文利用69名“左脑中风”病人和55名“右脑中风”病人的纵向结构磁共振脑影像数据，探究了具有临床代表性的中风病人群体在中风后康复过程中脑结构变化上的共通模式、以及左脑与右脑中风病人在中风后康复过程中脑结构变化上的异同规律。

大脑可塑性是大脑具备的神奇能力之一，即在毕生发展过程中，大脑能够被外界环境和个体经历所改变的能力，或者受到损伤（例如脑中风）后进行重组并且恢复部分功能的能力。在脑损伤后的可塑性方面，由于大脑左右半球的结构与功能存在差异，左半球和右半球的损伤可能导致不同的行为症状，其损伤后的可塑性变化模式也可能存在差异。但迄今为止，尚缺乏针对左脑损伤与右脑损伤的可塑性异同模式的实证研究。

图1.“左脑中风”（LHS）与“右脑中风”（RHS）病人组的中风灶分布图

鉴于此，本研究选取了具有临床代表性、中风灶位置分散的“左脑中风”和“右脑中风”两组病人以及健康对照组，在中风同侧半球和对侧半球内分别计算了体素水平的灰质体积，利用线性混合模型检测两组病人在中风后2周至3个月之间灰质体积的纵向变化，然后通过一致性与特异性分析探究两组病人在中风同侧、对侧半球内可塑性的异同（图1）。研究结果发现：在“左脑中风”和“右脑中风”两组病人内，尽管病人间的中风灶位置不一致，但中风同侧半球和对侧半球内的灰质体积均存在共通的变化模式（包括脑区位置和体积变化方向）。在这些呈现共通变化的大脑灰质区域，“左脑中风”和“右脑中风”病人组呈现出一致性的变化模式（图2）：在中风同侧与对侧半球的楔前叶、中风对侧半球的额上回均发现灰质体积的增加，而在中风同侧半球的眶额回和扣带回则发现灰质体积的减少。除了这些一致性的变化，“左脑中风”和“右脑中风”病人组也呈现出不一致的变化模式（图2）：只有“右脑中风”病人组在中风同侧半球的内侧额叶和眶额皮层呈现出灰质体积的增加。

图2.“左脑中风”与“右脑中风”在中风同侧半球内或对侧半球内的一致性（common）和特异性（unique）变化脑区

值得注意的是：上述“左脑中风”和“右脑中风”病人的中风后灰质体积变化的脑区，绝大部分属于正常人大脑白质连接网络的核心脑区（Hub），提示了大脑结构网络的核心脑区在中风后可塑性变化中的重要作用（图3）；此外，部分可塑性变化脑区的灰质体积变化程度与特定行为能力（包括语言和运动功能）的恢复程度呈现显著相关性，证实了这些中风后大脑灰质结构可塑性变化的正向功能意义（详见正文）。

图3. 正常人大脑白质连接网络核心区域与上述一致性/特异性变化脑区的重合度

该研究首次发现中风灶位置分散的临床中风病人群体在中风后康复过程中的灰质可塑性变化存在共通模式，并揭示了“左脑中风”与“右脑中风”病人在灰质可塑性变化模式方面的异同规律。这些发现为理解大脑损伤后左右半球在结构与功能重组中的角色提供了重要信息，也为基于损伤半球的病人康复方案提供了潜在的治疗靶点。

该论文的第一作者为博士研究生陈钇君，通讯作者为龚高浪教授，合作作者包括国家重点实验室的毕彦超教授、意大利帕多瓦大学神经科学研究所的Maurizio Corbetta教授、徐州医科大学附属医院的冯涛博士等。该研究得到了国家自然科学基金委、北京师范大学等单位的经费支持。

论文信息：

Chen Y, Jiang Y, Kong X, Zhao C, Zhong S, Yang L, Feng T, Peng S, Bi Y, Corbetta M, Gong G*. (2021) Common and unique structural plasticity after left and right hemisphere stroke. Journal of Cerebral Blood Flow &Metabolism Online ahead of print

https://doi.org/10.1177/0271678x211036606