耳迷走神經刺激改善腦卒中后學習與記憶障礙的作用與機制探析＊

趙敬軍，王正輝，周立群，張金鈴，榮培晶＊＊

（1. 上海中醫藥大學 上海 201203；2. 新鄉醫學院第一附屬醫院 新鄉 453100；3. 北京中醫藥大學武當醫學研究院 北京 100029；4. 中國中醫科學院針灸研究所 北京 100700）

學習與記憶障礙是腦卒中后常見的認知障礙癥狀，可持續多年，嚴重影響患者的康復進程。卒中后1個月認知障礙的發生率為28%,3 個月可達35%～55%。許多腦卒中患者在恢復后期存在明顯的認知功能障礙，尤其是學習記憶障礙。這些認知障礙對患者的功能獨立性有負面影響，而且會阻礙患者如運動等其他方面的康復進程[1]，腦卒中的損害不僅僅表現運動障礙，還包括注意力、執行能力、學習記憶、思維、語言等認知障礙[2]。而其中學習與記憶障礙是腦卒中后認知障礙的一組核心癥狀，是導致腦卒中持久后遺癥的首要因素[3]。

我國古代文獻中記載，有關學習與記憶障礙，歸屬于“癡呆”“健忘”“呆病”“遺忘”等范疇。傳統中醫理論認為，“腦為髓之海”，該病應“從腦論治”。現代醫家認為，本病為中風后氣機逆亂，氣血、陰陽不向續接，痰癖內生損及人體陰陽、氣血，致使“腦神失養”“神失所藏”而發為本病。

耳迷走神經刺激(Transcutaneous Auricular VNS,ta-VNS)，是中醫耳針現代化表現形式的一種，是針灸現代化的重要組成部分，近代耳穴定位是根據1958年法國醫學博士P·Nogier 的耳穴圖演變而來，這也成為現代較早具有代表性的系統耳穴圖譜。其實，耳穴理論與實踐，在我國“內經”時代已經形成，《靈樞·口問》記載：“耳者，宗脈之所聚也。”耳與經絡的關系在《黃帝內經》時期就已奠定了基礎，而后世醫家也多有應用與發揮，《丹溪心法》記載：“蓋十二經絡，上絡于耳”“耳為諸宗脈客所附”等。清王清任《醫林改錯》有記載“兩耳通腦，所聽之聲歸腦；兩目系如線長于腦，所見之物歸腦”，耳與大腦的聯系不僅是古代杰出醫學家的一種樸素唯物主義的認知，而且已經被現代的神經解剖證實，兩耳與腦之間的聯系不僅僅是聽力上的，還有更加豐富的神經聯系，特別是耳甲部的迷走神經，和大腦的諸多核團與皮層具有豐富的直接或間接的聯系[4]，且有研究表明，ta-VNS對缺血性卒中后的學習與記憶障礙具有顯著改善效應[5]。

1 耳迷走神經刺激改善腦卒中后學習與記憶障礙效應

耳迷走神經為迷走神經的唯一淺表分支，密集分布于耳甲區，國際標準耳穴圖譜耳穴中的心，腦等位置代表區即這一區域。該神經發自上神經節后分布于耳郭后面及外耳道的皮膚。因此，基于經絡耳部循行與聯系、迷走神經刺激及解剖學而發展起來的ta-VNS，具有和VNS 相近的效果。有研究發現，ta-VNS在癲癇和抑郁的緩解上，機制與傳統的迷走神經刺激相似，療效也接近[6-8]。動物實驗證實，0.5 mA/20 HZ的ta-VNS 能有效抑制缺血性腦卒中后再灌注損傷[9]，且經皮迷走神經刺激可以明顯抑制炎癥反應并改善認知[10]。

臨床試驗表明，康復過程中的迷走神經刺激促進了腦卒中患者的學習與記憶功能恢復[11]。迷走神經刺激直接和間接地通過慢性間歇性重復電刺激迷走神經調節皮質下和皮質的腦功能，目前，迷走神經刺激已經被美國FDA 批準用于難治性癲癇與抑郁癥，迷走神經刺激正被研究用于腦卒中、心血管系統疾病、偏頭痛、兒童自閉癥等[12-13]。耳穴與迷走神經的特異性聯系被從形態學和功能學兩方面進行了探索與證實[14-16]，形態學表明，迷走神經耳支不僅投射到軀體感覺中樞-三叉神經脊束核，而且還有纖維投射到內臟感覺中樞-孤束核。電生理學方法，研究了耳迷走神經刺激和軀體穴位對孤束核和迷走神經背核放電的影響。研究結果表明，ta-VNS 能更好地激活孤束核和迷走神經背核神經元放電，因此，研究認為耳甲區神經調控效應與迷走神經活動密切相關，這為研究ta-VNS 改善腦卒中后學習與記憶障礙建立了神經科學基礎。

2 耳迷走神經刺激改善腦卒中后學習與記憶障礙的機制

2.1 耳迷走神經刺激促進突觸可塑性

突觸可塑性是中樞神經系統最重要的特性之一，是突觸傳遞效率增強或減弱的現象，突觸可塑性對神經系統疾病的預后具有重要意義，正是基于這種可塑性，神經系統形成精密的環路結構。突觸可塑性為很多學習，記憶和發育模型提供了神經環路基礎，也為相關疾病的研究提供了切入點和可能，突觸前、突觸后機制均可以影響突觸可塑性。突觸可塑性主要有：短時程突觸可塑性和長時程突觸可塑性。大多數形式的短時程突觸可塑性，是由短暫的活動爆發引起的，這些活動導致鈣離子在突觸前神經末梢中短暫聚集。突觸前鈣離子的這種增加反過來通過直接改變構成突觸小泡胞吐作用的生化過程而導致神經遞質釋放[17]，短時程增強（LTP）和長時程抑制（LTD）是突觸的學習記憶活動在細胞水平的生物學基礎[18]。腦源性神經生長因子(BDNF)、Neurotrophin-3（NT-3）等都被證實與腦卒中后突觸的可塑性有關[19]。而迷走神經調控可以有效改變突觸可塑性，研究表明，迷走神經刺激可通過減輕腦線粒體功能障礙，改善腦胰島素敏感性，減少細胞凋亡和增加樹突棘密度來減輕肥胖胰島素抵抗大鼠的認知能力下降[20]。

有研究顯示，在腦卒中早期即開展相應的康復訓練或治療，患者腦功能重組的水平較沒有開展康復的患者相比有明顯的提高，且具有統計學意義[21]，這提示腦的可塑性在腦卒中后早期即出現[22]，在細胞水平上，記憶形成最重要的因素之一是調節神經元之間興奮性突觸的突觸強度[23]。因此ta-VNS 參與腦卒中后的早期干預可能對卒中后認知功能恢復更有意義。腦卒中后，學習與記憶障礙的恢復依賴大腦皮層，尤其是海馬的功能重組，而皮層及海馬的功能重組則與突觸可塑性緊密相關，因此，如何促進腦卒中后大腦皮質及海馬突觸的可塑性是實現和加速學習記憶功能恢復的關鍵環節，這也是ta-VNS應用于腦卒中后學習與記憶障礙研究的意義所在。

2.2 迷走神經刺激調節腦功能網絡狀態

中樞神經系統是迷走神經刺激效應的主要調控部位，隨著腦科學的發展，近年來ta-VNS在治療癲癇、抑郁癥、偏頭痛、兒童自閉癥、心血管保護等，以及對神經免疫網絡調節、默認腦網絡和消化系統功能調節等眾多的研究領域中都有十分重要的地位。研究表明，經皮耳甲迷走神經刺激可以經由孤束核將神經沖動投射到大腦皮層，調節紊亂的腦連接和腦功能狀態，改善腦功能網絡連接，還通過孤束核等中樞核團介導感覺傳導、將神經信號投射到邊緣系統以調動腦機制來促進情感、學習和記憶障礙的恢復；迷走神經刺激還通過膽堿能抗炎系統，抑制腦損傷后炎癥反應，對腦血管及心血管起到抗炎和保護效應，維持腦功能網絡穩態。

迷走神經刺激在缺血性腦卒中，主要通過減弱興奮性毒性和抑制急性期炎癥和調節恢復期的神經可塑性發揮作用。在腦缺血的發病機制中，谷氨酸興奮性毒性發生在急性期，在腦卒中發生后谷氨酸的過量突觸釋放可引起谷氨酸興奮毒性[24]。迷走神經刺激可以減輕大腦皮層微梗塞，并且這種神經保護作用與抑制血腦屏障通透性，神經炎癥和氧化應激有關[25]。有研究證實：一方面，迷走神經刺激與海馬中的谷氨酸釋放和神經保護相關[26]；另一方面，迷走神經刺激還能調節NO、Ach，NE 和BDNF 的釋放，且能使海馬的長時程增強[27]。然而，迷走神經刺激依賴性神經可塑性背后的細胞和分子機制仍不清楚。

3 Eph-MAPK/ERK信號通路在突觸可塑性中的作用

紅細胞生成素生成的肝細胞（Eph）受體［28］及其細胞表面配體ephrin 統稱為Eph 家族蛋白。近年來，Ephs 和ephrins 被發現可能在記憶的形成中起關鍵作用，人類的長期和短期記憶是通過改變突觸神經傳遞形成的。研究發現，Ephs和ephrins都存在于腦部參與記憶形成的區域，如海馬和皮層[29]。Eph 受體和肝配蛋白可以通過調節樹突棘形態發生，突觸前遞質釋放，突觸后谷氨酸受體運輸和谷氨酸再攝取在突觸可塑性過程中發揮作用。中樞系統損傷發生后，復雜的病理過程涉及多個細胞成分，目前研究顯示先前的各種方法并不能使死亡的神經元及其功能得到恢復。因此，Eph/ephrin 在中樞神經可塑性中的作用，使其成為在腦卒中后學習與記憶障礙進行干預研究的切入點，Eph/ephrin 雙向信號傳導在成人中樞神經系統的大多數區域和細胞類型中表達，發揮不同的作用。Eph/ephrin 復合物介導神經再發生和血管生成，促進神經膠質瘢痕形成，調節內分泌水平，抑制髓鞘形成并加重由損傷引起的炎癥和神經疼痛，促進神經修復[31]。成熟的神經元中，細胞外信號調節激酶（ERKs）的激活是由興奮性谷氨酸信號刺激的有絲分裂原激活蛋白激酶（MAPK）級聯，因此，可能在突觸可塑性中發揮作用[32]。

研究表明，Eph/ephrin 在成年腦和脊髓中仍然發揮生理效應，在神經發生過程中具有重要作用[33]，Eph/ephrin 信號通路也是一條可由針刺干預調節的重要信號通路[34]。Eph/ephrin主要在突觸部位分布，在大腦皮質、海馬、邊緣系統神經元的突觸部位中普遍存在，Eph/Ephrin 信號通路作用于表達Ephrin 細胞的雙向信號通道，其中反向信號傳導(reverse signaling)通過Ephrin 激活表達Ephrin 的細胞中的分子信號通路[35]。因此Eph-MAPK/ERK 信號通路可能是ta-VNS 干預卒中后學習與記憶障礙的重要作用途徑。

4 總結與展望

目前，耳迷走神經刺激用于腦卒中后康復的相關工作處于始發階段，在傳統的經典耳穴領域，耳針是使用磁珠、王不留行籽等采用貼壓的方法刺激一定的耳穴達到治療疾病的效果。耳穴貼存在認穴不準、使用繁瑣、容易導致皮膚過敏等一系列問題，雖然傳統耳針的應用范圍很廣泛，但是相對集中于疼痛控制、失眠改善、情緒管控、以及與消化、心血管相關的內科疾病。使用現代耳迷走神經刺激輔助治療腦卒中后學習與記憶障礙的臨床研究開展的相對較少，不系統，也不夠深入。

耳迷走神經刺激用于卒中后學習與記憶障礙的康復，還需要解決以下兩個問題：①現在還缺乏高質量臨床研究文獻支持，耳迷走神經刺激對卒中后學習與記憶障礙的康復到底有什么樣的效應，然而目前某些相關研究還只是配合其他康復方法做的臨床初步觀察，無法觀察到其獨立的真實效應；②關于耳迷走神經刺激位置問題，經典耳穴刺激心、腦等相關代表區域，目前臨床所用一般是基于耳甲區的迷走神經刺激，兩者有相互重疊的部分，因此對經典傳統耳穴與耳甲迷走神經刺激刺激的關系要搞清楚，且迷走神經刺激與耳迷走神經刺激效應的差異性也要做進一步研究確定。

既往的研究證實，耳迷走神經刺激可以有效改善糖尿病患者的相關癥狀、改善抑郁癥和失眠，對癲癇、自閉癥也有較好的治療效應[36-38]。耳迷走神經刺激能激活膽堿能抗炎通路，有效抑制損傷組織的炎癥性反應[39]，對腦缺血再灌注損傷起到較好的保護作用，且迷走神經刺激能有效減低腦缺血模型大鼠的腦梗死面積，改善模式動物的神經功能[40]，相關的研究已經有豐富的基礎研究數據作為支撐，作為耳迷走神經刺激干預腦卒中后學習與記憶障礙的研究，開展相關的工作也必將豐富中醫耳針的研究內涵。