
大量调研数据表明,在脑部疾病与脑损伤人群中,脑卒中(含脑梗死、脑出血)患者是规模最大的群体。但有一个疑问:当前正在推进的植入式脑机接口临床试验,大多面向脊髓损伤患者,而非脑卒中患者,这是什么原因?
答案其实并不复杂:现阶段的脑机接口技术,更适用于大脑结构相对完整的人群。脊髓损伤患者的大脑本身通常完好,问题出在神经信号向下传导的通路中断;而脑卒中患者存在脑组织实质性损伤,偏瘫正是由此引发,受损的大脑半球并不适合植入电极。
那如果在功能完好的另一侧大脑半球植入电极,又会如何?人体左右脑一般交叉控制对侧躯体,若希望借助脑机接口,用健侧大脑去控制同侧肢体,就需要在这侧大脑中重建对应的神经控制通路。这类似于给电脑自定义快捷键:原有出厂配置已经受损,想要重新搭建一套新的 “神经快捷键”,需要确定选用哪些神经单元作为触发信号、验证新通路能否稳定生效等。
另外,大脑有些功能是有明显脑区优势的,比如语言的优势半球是左侧大脑(布洛卡区、维尔尼克区等),如果左脑卒中导致言语障碍,想要在右脑重建言语功能就更困难了。
近日,德国慕尼黑工业大学(TUM)伊萨尔右岸医院神经外科牵头,联合海德堡大学医院神经外科,以及我国皖南医学院第一附属医院、首都医科大学北京天坛医院等发表了一项个案报告,研究针对重度卒中后失语患者,建立一套基于导航经颅磁刺激(nTMS)的对侧大脑半球术前规划流程,用于皮层内脑机接口(BCI)植入,尝试帮助卒中后失语患者恢复交流功能。
本研究病例是一位50岁女性,左侧大脑中动脉大面积梗死,发病6年,极重度表达性失语;左侧语言网络结构被破坏,几乎无法完成言语输出任务,因此研究团队将功能定位目标转向对侧(右侧)大脑半球,探索一套个体化、可复现的术前靶点筛选流程。
在患者积极配合下,科研团队进行了历时10个月的术前评估工作流程,整套术前检查包含3T结构MRI、弥散张量成像(DTI)、MRI引导下导航经颅磁刺激(nTMS)语言映射。
为适配患者几乎不能说话的身体条件,科研团队采用听觉词语‑图片匹配范式开展nTMS测绘,患者只需要通过四选一按键完成应答。在执行任务过程中施加时序匹配的磁刺激,将应答延迟、无反应、选择错误等行为异常判定为语言理解受干扰信号。研究人员把刺激后造成理解功能扰乱的脑区位点导入神经导航系统,和患者脑部影像完成配准,阳性功能位点集中分布在右侧额叶、颞顶联合皮层区域,以此锁定具备语言相关功能的脑区。
研究团队不单单依靠nTMS功能测绘结果,还结合弥散张量纤维束示踪,解析大脑重要联络通路,并且以磁刺激标记的功能脑节点为锚点构建特异性结构连接组,直观呈现右侧大脑经过卒中后重塑形成的语言相关网络架构。
综合功能、解剖、神经环路证据,最终确定四个植入靶点:右侧额中回、额下回、缘上回和角回。其中颞顶脑区和语义整合、语音工作记忆相关,额叶靶点则对应交流意图、言语计划等关键神经活动。

团队把全部功能与影像数据转化为神经导航可用的手术规划资料,优先选择脑回顶部避开脑沟与浅表血管,规划电极尽可能垂直刺入大脑皮层。术中在显微镜引导下,将微电极阵列植入预设靶点,同时调整基座与导线走向,降低机械牵拉,保障长期植入稳定性。
术后影像融合证实,植入位置和术前测绘得到的功能集群高度匹配,完整验证这套手术规划流程的实操可行性。
目前这项研究还未给出结局,即是否这种模式能够为患者恢复语言沟通能力,但该病例已带来三点重要临床启示:
首先,基于理解任务的nTMS可以为无法完成表达类语言任务的患者完成脑功能定位;
其次,当优势半球语言结构彻底损毁时,可以利用对侧大脑开展靶点筛选;
最后,无创刺激、DTI纤维束示踪、脑连接组的数据可以直接转化为外科手术规划素材。
不过这项研究属于单例人体病例,还无法推广到所有失语患者;而且卒中后右侧大脑的代偿效果个体差异巨大,经颅磁刺激诱发的功能扰动不等同于长期脑电记录最优位点。
令人钦佩的是,患者对整套术前评估和手术整体评价很高;虽然多次映射测试耗时耗力,但她认为参与这项研究赋予自身生命价值,能够帮助同类患者重建交流让她感到很有意义。
这项研究是探索性的,脑卒中患者的植入式脑机接口方案仍有很长的路要走。不过可以明确的是,对于优势半球存在严重结构损伤的重度卒中后失语患者,对侧半球语言映射+纤维束示踪+连接组辅助规划,能够为皮层内脑机接口植入提供合理、可复现的术前靶点选择方案;而当同侧靶点和传统语言测绘无法开展时,这套方案有望成为侵入式语言脑机接口的实用参考模板,推动失语神经修复技术继续向前迈进。
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