王蘭 朱海芳 劉春暉 彭淑 孫妍萍

癲癇作為一種以中樞神經(jīng)系統(tǒng)突然、反復(fù)和短暫的功能失常為特征的慢性腦部疾患，其發(fā)病率位居神經(jīng)系統(tǒng)疾病的第二位，發(fā)病機制非常復(fù)雜。國內(nèi)外的學(xué)者采用各種方法進行了大量研究，但尚未有統(tǒng)一的觀點[1]。目前普遍認為腦興奮和抑制失衡引起的皮質(zhì)興奮性(cortical excitability，CE)增加在癲癇的病理生理過程中起著重要作用[2]。CE的變化不僅僅對癲癇的診斷有提示作用，還可以通過對癲癇患者CE的動態(tài)監(jiān)測來評估抗癲癇藥物或者手術(shù)治療的有效性及預(yù)后[3]。

1 CE的病理生理機制

CE取決于神經(jīng)元靜息膜電位與閾值之間的差值，其靜息電位通過離子通道對膜內(nèi)外離子濃度的調(diào)節(jié)作用保持相對穩(wěn)定。影響CE的離子主要是K+、Na+、Ca2+、 H+、Mg2+、 Cl-和 HCO3-。離子通道是神經(jīng)細胞興奮的基礎(chǔ)，通過電-化學(xué)信號的轉(zhuǎn)換參與興奮的傳布。遞質(zhì)作為神經(jīng)元興奮性傳遞過程中的化學(xué)信號參與CE調(diào)節(jié)，目前已知影響CE的主要抑制性遞質(zhì)是γ-氨基丁酸(GABA)，興奮性遞質(zhì)是谷氨酸[4]。當(dāng)神經(jīng)細胞膜去極化時，Ca2+內(nèi)流到細胞內(nèi)引起神經(jīng)遞質(zhì)釋放，作用于其他神經(jīng)元和其他離子通道，進而產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，引起相應(yīng)的生理生化改變，產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用。

2 用于CE評價的指標及其特點

限于技術(shù)的發(fā)展，CE尚不能在活體水平進行直接檢測。當(dāng)前研究均通過運動閾值(motor threshold，MT)、運動誘發(fā)電位(motor evoked potential，MEP)、皮質(zhì)靜息期(cortical silent period，CSP)、短間隔皮質(zhì)內(nèi)抑制(short-interval intracortical inhibition，SICI)、長間隔皮質(zhì)內(nèi)抑制(long-interval intracortical inhibition，LICI)、皮質(zhì)內(nèi)易化(intracortical facilitation，IFC)等測量值間接進行CE的評價。現(xiàn)將相關(guān)指標的測量方法及與其對CE的評估，總結(jié)為表1。

表1 不同測量指標及其對CE的反映

注：CE：皮質(zhì)興奮性；GABA：γ-氨基丁酸；NMDA：N-甲基-D-天冬氨酸

2.1 MTMT是指磁刺激運動皮質(zhì)區(qū)，在相應(yīng)靶肌收集到MEP后記錄的刺激強度，通常以最大刺激強度的百分比表示。MT可分為靜息運動閾值(resting motor threshold，RMT)和活動運動閾值(active motor threshold，AMT)。RMT指在靶肌放松的狀態(tài)下給予不少于10次連續(xù)的刺激，過程中至少有50%的刺激誘發(fā)出波幅大于50 μV的MEP所需的最小刺激強度[5]。目前這種測量方式已得到公認。AMT則是在肌肉輕微的等長收縮時進行測定，被定義為在連續(xù)的刺激過程中至少有50%的刺激誘發(fā)出波幅不低于200 μV的MEP所需的最小刺激強度。通常情況下，RMT測量值比AMT要高，這源于脊髓的易化作用[6]。

MT被廣泛用于CE的評價，是一種重復(fù)性好且可靠的CE評價指標。與AMT相比，RMT具有測量簡單、重復(fù)性強的優(yōu)點，這一特點源于RMT對神經(jīng)元膜興奮性的直接反映，排除神經(jīng)遞質(zhì)的變化對測量值的影響。一項關(guān)于癲癇患者藥物相關(guān)研究證實了這一論點，該研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受試者應(yīng)用鈉通道阻滯劑后Na+內(nèi)流減少，RMT值明顯升高，但不受苯二氮卓受體激動劑或抗谷氨酸藥物的影響[7]。與之相應(yīng)的是，能夠影響神經(jīng)元動作電位的因素同樣會對MT的測定產(chǎn)生影響，如不同個體間的差異、神經(jīng)元損傷及影響細胞膜及離子通道的藥物因素等。

2.2 MEP當(dāng)TMS以適當(dāng)?shù)拇碳姸茸饔糜谶\動皮質(zhì)時，在對側(cè)肢體靶肌表面記錄到的電信號變化，其振幅和潛伏期均可反映CE的變化。MEP的振幅測量是從峰值到峰值的波幅變化，大小隨著刺激強度的增加而增加，但當(dāng)刺激強度較高時，多次刺激后所得的MEP振幅會變小，即刺激強度與MEP振幅間的關(guān)系呈“S”形曲線[8]。一般情況下，周圍神經(jīng)完整的情況下測得的MEP振幅及潛伏期可反映皮質(zhì)脊髓束的完整性及運動皮質(zhì)和脊髓前角α神經(jīng)元的興奮性。

MEP的振幅除與刺激強度有關(guān)外，還與激活的皮質(zhì)運動神經(jīng)元的數(shù)量、脊髓易化的神經(jīng)元數(shù)量、單次刺激引發(fā)的多次神經(jīng)元放電、運動神經(jīng)元放電的同步性以及靶肌肉的收縮狀態(tài)有關(guān)[9]。由于脊髓的易化作用，在肌肉收縮狀態(tài)下測得的MEP振幅高于肌肉放松時的測定值。相比而言，MEP的潛伏期變化較小，但仍會受到諸多因素影響。靶肌的自主收縮會產(chǎn)生易化作用，使得測得的潛伏期縮短、振幅增加[5]。MEP影響因素繁雜，且個體間差異較大，針對其生理機制的研究近年來亦未獲得進展。目前的研究仍停留在個體水平，尚未取得特定人群中的分布規(guī)律，期待未來大樣本的研究數(shù)據(jù)能提供更多的信息。但有一點可以肯定，MEP作為評價皮質(zhì)脊髓束完整性的基礎(chǔ)指標在CE相關(guān)研究中仍可作為有力的輔助工具，其測量值的異常提示潛在的上運動神經(jīng)元傳導(dǎo)障礙。

2.3CSP當(dāng)靶肌肉輕微收縮時肌電圖可以檢測到持續(xù)的肌電活動，此時于其相應(yīng)皮質(zhì)運動區(qū)給予單脈沖磁刺激誘發(fā)MEP波形，刺激后的一段時間內(nèi)原本肌電活動中斷，這段時間在刺激強度較高時可持續(xù)數(shù)百毫秒，稱為CSP[10]。CSP的長度明顯延長，并不能用神經(jīng)元的不應(yīng)期來解釋。一些研究認為CSP可能是GABA介導(dǎo)的局部抑制性神經(jīng)環(huán)路激活的結(jié)果。脊髓GABAA受體介導(dǎo)的抑制機制參與CSP前50～75 ms，后部分則被認為主要經(jīng)延續(xù)時間較長的皮質(zhì)GABAB受體調(diào)控[11]。CSP的持續(xù)時間體現(xiàn)皮質(zhì)性抑制的強弱，測量值可隨著刺激強度的增加而增大，呈S形曲線。

CSP體現(xiàn)皮質(zhì)抑制性通路的整合，對許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診治有著重要的提示意義，結(jié)合MRI等影像學(xué)檢查更能夠具體的提示病變部位及可能的影響。但CSP的測量依賴于受試者肌肉的主動收縮程度，在實際應(yīng)用中，肌肉的主動收縮不可能完全一致，為測量結(jié)果帶來更多的不確定性。

2.4 雙脈沖磁刺激(paired-pulse transcranial magnetic stimulation，ppTMS)模式下的評價指標ppTMS每次配對輸出兩個脈沖，之間的間歇不等。間歇期(inter stimulus interval，ISI)可以自由調(diào)節(jié)。第一個刺激為條件刺激(conditioning stimulus，CS)，第二個刺激為實驗刺激(test stimulus，TS)，在檢測不同的指標時，CS、TS的強度以及ISI的長短各有不同。其結(jié)果均為相應(yīng)靶肌上記錄到的MEP振幅的改變，可以用CS與TS共同作用下的MEP振幅與單獨TS產(chǎn)生的MEP振幅比值進行描述[10]。

ppTMS可以用來研究同側(cè)皮質(zhì)內(nèi)或者雙側(cè)皮質(zhì)間興奮性易化現(xiàn)象和抑制現(xiàn)象[12]，常用的測量值包括SICI、LICI及ICF。

2.4.1SICI和LICI：SICI測量時兩個脈沖刺激同一部位，閾下的CS與閾上的TS配對先后出現(xiàn)，ISI較短，約為1～6 ms。而LICI的測量參數(shù)則為兩個閾上刺激加上長約50～400 ms的ISI。SICI 由GABAA型受體介導(dǎo)，LICI 由 GABAB型受體介導(dǎo)，兩者的變化均反映了腦皮質(zhì)內(nèi)抑制機制對CE的影響[13]。

2.4.2ICF：對ICF來說，同樣是閾下的CS與閾上的TS配對先后出現(xiàn)，與SICI不同的是ISI約為6～30 ms，間隔較長。有研究顯示，ICF是N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid，NMDA)受體介導(dǎo)谷氨酸能神經(jīng)元的強易化作用與GABAA型受體介導(dǎo)的弱抑制作用綜合之后的結(jié)果。

2.4.3相關(guān)特性：相對于sTMS對皮質(zhì)及脊髓興奮性的聯(lián)合研究，ppTMS能夠更有針對性的提示CE的改變，測量值也可以采用百分比的方式進行記錄，便于不同研究間的相互比較。ppTMS模式下的測量值作為近年CE研究的熱點，大量研究中均顯示其具有重復(fù)性佳、特異度高及便于橫向比較等優(yōu)點，其不足在于測量要求較高且受神經(jīng)遞質(zhì)水平的影響較大。

3 CE測量指標在不同類型癲癇中的表現(xiàn)

3.1 特發(fā)性全面性癲癇(idiopathic generalized epilepsy，IGE)IGE相關(guān)研究中，MT是普遍采用的觀測指標，大部分研究均證實IGE患者存在RMT值下降、皮質(zhì)興奮性升高的表現(xiàn)[14]，這一現(xiàn)象在未服用抗癲癇藥的青少年肌陣攣(juvenile myoclonic epilepsy，JME)患者中尤為明顯[14]。但仍有部分研究顯示IGE患者RMT與正常對照之間無顯著差異，這并不符合通常印象中癲癇患者皮質(zhì)興奮升高的表現(xiàn)，可能的原因是大腦自身的保護機制激活了GABA受體介導(dǎo)的抑制作用[15]。

在以CSP作為觀測值的IGE相關(guān)研究中尚未取得統(tǒng)一結(jié)果，大部分研究存在CSP延長的現(xiàn)象。一份納入14項IGE研究的薈萃分析證實了這一現(xiàn)象，提示在大多數(shù)IGE患者中存在皮質(zhì)抑制的增強[16]。這一結(jié)果并不符合通俗意義上癲癇患者皮質(zhì)興奮性升高的表現(xiàn)，相關(guān)研究者認為可能源于抗癲癇藥物的應(yīng)用及皮質(zhì)內(nèi)抑制機制的激活。

相對于上述指標，SICI和LICI在IGE患者中存在明顯的抑制降低表現(xiàn)，與之相對的是ICF亦被發(fā)現(xiàn)存在升高表現(xiàn)，這一結(jié)果已在多項研究中得到驗證。出乎意料的是，在一項關(guān)于JME患者ppTMS刺激的研究結(jié)果顯示SICI和LICI均升高，有人認為這可能是抗癲癇藥物對患者皮質(zhì)興奮性的抑制作用，亦有人認為這與JME病例中存在GABAA受體亞單位突變，導(dǎo)致皮質(zhì)抑制作用增強有關(guān)[17]。

3.2 局灶性癲癇(focal epilepsy)癲癇患者相關(guān)研究中，大多數(shù)學(xué)者分別研究癲癇病灶側(cè)及對側(cè)的RMT，結(jié)果顯示雙側(cè)并未出現(xiàn)明顯差異[17]。但部分研究并未闡明其服藥及發(fā)作控制情況，這使得最終的統(tǒng)計結(jié)果無法獲得公認。在接受抗癲癇藥物治療的受試者中，其雙側(cè)的RMT值較正常對照均增加。上述研究結(jié)果并不統(tǒng)一，導(dǎo)致這種矛盾結(jié)論的原因可能與數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析以及抗癲癇藥物的應(yīng)用有關(guān)[16]。

局灶性癲癇患者CSP的研究結(jié)果大部分未發(fā)現(xiàn)有意義的CSP變化[15]。其中，Kim及Cincotta的研究發(fā)現(xiàn)CSP延長，與之相反的結(jié)果來自于de Goede等[10]的研究。

SICI在未應(yīng)用抗癲癇藥物的局灶性癲癇患者中大多數(shù)是降低的，這一結(jié)果在病灶側(cè)半球更加明顯，在這些研究中，病灶側(cè)ICF同樣為增加趨勢。但仍有一些研究得出了不同的結(jié)果。在納入了不同控制程度的癲癇患者和正常對照的研究中顯示，控制不良患者的ICF12、ICF15低于正常受試者，而與中度控制患者相比，控制不良患者50 ms時的LICI更高。上述結(jié)果并不符合預(yù)期中控制較差的患者CE較高這一印象，且研究結(jié)果與預(yù)期之間的差異并不能用抗癲癇藥物的CE抑制作用或神經(jīng)元放電后相對不應(yīng)期來解釋。故此，有研究者認為這一差異可能與癲癇患者CE隨時間的演變有關(guān)[18]，但這一結(jié)論仍處于猜想，尚無直接證據(jù)證明。

IGE患者的RMT較低，CSP較長，存在CE升高的表現(xiàn)。而局灶性癲癇患者病灶側(cè)皮質(zhì)興奮性升高的表現(xiàn)尚未明確，有待于進一步證實。多項采用SICI和LICI作為觀測值的研究顯示，不管是IGE還是局灶性癲癇患者，均存在CE增加的表現(xiàn)。這表明上述測量值在不同研究中重復(fù)性較高，預(yù)示在未來的研究中SICI及LICI可能成為CE分析最為理想的觀測值之一[19]。

總體來說，未應(yīng)用抗癲癇藥物的IGE患者中CE增加的趨勢最為顯著。局灶性癲癇的CE分析則有待于進一步研究?？v觀目前成果，試驗的設(shè)計從簡單的病例對照逐漸推進至各測量值間的綜合分析，已取得顯著進展。但研究中仍存在患者發(fā)作控制情況不明、服藥方案各異及測量時間點不一致等影響因素，給最終的統(tǒng)計結(jié)果帶來不可避免的影響。繁多的影響因素在臨床研究中不可避免，但通過細化分組標準、嚴格納入受試者、規(guī)范操作流程、完善受試者資料庫及大量的研究樣本等方式可以弱化這些因素可能帶來的偏倚，從而得到更加令人信服的結(jié)論。

CE作為癲癇病理生理機制研究及預(yù)后評估的有力切入點，除去前文所述各測量值對CE變化的評價，越來越多的研究者將CE的變化與腦電圖(electroencephalogram，EEG)和功能磁共振(functional MRI，fMRI)等手段結(jié)合起來進行腦部結(jié)構(gòu)和高級功能的定位研究。 這種新的組合不僅在癲癇病灶的定位、外科手術(shù)切除致癇灶的精準化引導(dǎo)以及腦功能分區(qū)的深度解讀方面具有廣闊的前景，同樣給后續(xù)的癲癇相關(guān)研究帶來新思路。