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霍然，曹勇 神经外科历经百余年，大致可分为经典神经外科时期、显微神经外科时期和微创神经外科时期3个阶段。神经外科手术模式的发展恰恰伴随了人们对脑结构和脑功能认识的不断深入和对脑保护要求的不断提高[1]。在神经外科发展初期，神经外科手术的死亡率高达70%~80%，脑功能的保护也无从谈起。在经典神经外科阶段，手术的重点局限于切除病灶、保护神经解剖结构。随着现代电子计算机断层扫描（CT）、核磁共振成像（MRI）等神经影像技术的出现，显微解剖学与显微手术相结合，在显微神经外科阶段，人们则关注于脑神经功能的保护[1]。 1 脑神经功能定位及神经功能保护 脑神经功能及其在大脑皮层中的定位研究由来已久。有记载的首次报道是19世纪中叶，法国医生Broca收治了2例失语患者[2]。患者病故后，尸体解剖结果发现，2名患者的左侧额下回后部出现了不同程度的损伤。Broca因此推断左侧额下回后部可能存在调控语言活动相关的区域。随后，又有学者通过实验，发现刺激动物一侧的大脑皮层可以产生对侧肢体的运动，初步确定了运动功能区在大脑皮层中的定位。在20世纪中叶，由于消毒技术的发展，手术中可以对大脑相关区域进行长时间的暴露，加拿大医生Penfield等通过术中皮层电刺激方法获得大脑皮层功能区分布图，至今仍被人们沿用[3]。 脑功能区的定位加深了人们对脑神经功能的认识，促进了神经外科的术中脑神经功能保护。目前，已可以基于不同目的，借助多种技术手段对脑功能区进行定位，从而进行手术功能保护。人们可以运用正电子发射计算机断层显像（PET）技术对癫痫发作病灶进行识别；利用功能性磁共振成像（fMRI）技术对运动、感觉及语言、视觉区进行无创定位；采用弥散张量成像（DTI）技术进行神经纤维的定位；使用皮层电刺激法进行术中运动、感觉及语言区的监测等[4]。其中，直接皮层电刺激与功能磁共振成像已经成为当下神经外科手术皮层功能区定位和脑功能保护最为重要的2种方法。 2 直接皮层电刺激
虽然皮层电刺激法一直被视作脑功能定位的“金标准”广泛应用于临床。但是皮层电刺激法仍然具有局限性与不足之处：应用该方法进行脑功能区定位需要进行开颅手术；清醒开颅或术中唤醒要求手术参与者尤其是麻醉师受过严格的训练，对于相关技术人员的高要求可能降低该方法在不同级别医院的适用性；该方法监测区域较为局限，只能对手术暴露区域进行刺激；在手术过程中，测试受到患者意识状态、配合程度等因素的限制，在术中患者可能会做出一些无意识的动作，可能会发生呛咳、躯干与肢体无意识乱动等情况；皮层电刺激法还有可能导致术中癫痫发作。 3 功能磁共振成像技术的研究现状 fMRI技术将神经活动和高分辨率磁共振成像技术结合到一起，成为一种非侵袭性、精确度高、适用性广泛的用于中枢神经系统高级功能的研究手段。这项技术安全无创、可重复性强、定位大脑皮层运动功能区可靠性较高，这些优点使得其已经广泛应用于神经外科的术前评估及术中导航。焦玉明等[9]分析了201例术前行fMRI检查的脑动静脉畸形患者的资料，所有患者在导航辅助下进行动静脉畸形切除术（图2）。研究发现fMRI对于术前评估、术中定位功能区具有重要的作用。该研究总结出了一套应用术前功能核磁辅助进行动静脉畸形手术预后评估的补充分级系统用以指导手术患者的选择。 然而，功能磁共振成像对于脑功能区定位的可靠性存在争议，对复杂脑功能区的定位仍不能达到皮层电刺激法所达到的精确度。Giussani等[10]分析了9例运用功能磁共振成像对大脑皮层语言功能区进行定位的相关研究，认为这些研究结果不足以说明fMRI可以替代皮层电刺激成为语言功能区定位的首选方法。Witte等[11]分析了大量关于神经外科手术术中功能区定位的相关研究。以皮层电刺激结果作为标准，功能磁共振成像对感觉、视觉和运动功能区定位的灵敏度为82％~100％，对于大脑皮层语言功能区定位的灵敏度仅为66％。Eklund等[12]的研究也指出，如果统计学检验方法中阈值使用不当或统计方法存在问题，运用fMRI进行功能定位会存在70%的假阳性结果。 4 脑认知功能及定位的研究进展 随着人们对于脑功能的认识不断加深，关于认知功能的基础研究也不断跟进，这也为神经外科手术中对于脑认知功能保护提供了理论基础。认知是指人们感知事物并认识及理解它们的过程，涉及语言、记忆、视觉、思维、学习等一系列的活动。早期研究认为，人类大脑的认知功能与大脑皮层存在着结构上的对应关系，之后的研究又发现认知功能与大脑皮层之间的定位关系远比之前想象的复杂。早期的生理学研究就已经发现人类大脑中海马区可能与记忆相关，边缘系统可能与情绪活动相关，而意识和觉醒与脑干网状结构密切相关。随着功能磁共振成像等新技术的出现，对于认知功能在大脑皮层的功能定位又有了新的发现。 不同皮层区域对于认知功能有不同的影响，其中关于前额叶在认知过程中所起作用的研究较多。早期学者使用功能磁共振成像优先识别参与工作记忆并维持其完整的大脑皮层功能区，发现了额叶前部对于处理整合口头信息并维持工作记忆可能起到决定性作用。研究也发现扣带回与前额叶共同对于认知功能起到关键作用。Raichle等[13]应用静息态功能磁共振进行了研究，将测试对象分为3组，前两组作为对照，均处于平静休息、睁眼的状态。第3组作为实验组，受试对象平静休息、睁眼，但被动地观看显示器中的无意义图像。实验结果显示扣带回后部皮质、前额叶内侧皮质在实验组可以显示功能变化，由此推断相关区域可能与人在平静状态下对于外界环境的感知与思维处理有关。也有人认为前额叶内侧皮质介导决策，或者前额叶部分区域选择性参与远程长期记忆的检索。Etkin等[14]在研究中指出，前额叶与扣带回尾部可能存在1个区域参与对外界环境的评价和消极情绪的表达，而前额叶与扣带回腹侧的部分有可能对边缘区产生的情绪反应起到调节作用。Euston等[15]称前额叶皮层的在认知过程中的作用可能是学习地点、事件及相应的适应性反应，特别是情绪反应之间的关联，因此可以调节人在特定环境下采取最合适的行动。Wilson等[16]也提出了相似的观点，他们认为眶额皮层（OFC）区域在决策中起到的作用在于给大脑当下所收集到的信息1个“标签”，以利于信息在大脑皮层的其他区域进一步加强学习和巩固。此外，事件相关脑电位（ERP）与功能磁共振融合成像等技术的应用将会使得对于脑认知功能的定位变得更有效率并且精确度更高[17]。 5 脑认知功能的外科保护 目前，针对脑认知功能在术中如何进行保护的研究正在逐步开展。首都医科大学附属北京天坛医院与中国科学院自动化研究所展开合作，应用蒋田仔等[18]开发的脑网络图谱（包括神经功能和认知功能的定位，图3）与神经导航系统相连接，辅以术前术后的认知行为学评估，检测在神经外科手术中是否能够保护已知的认知功能，并且可否用来验证和探索大脑未知的认知功能。 6 展望 随着神经外科的不断发展，研究对象将不仅止步于切除病变、保护神经解剖结构及“传统”的脑功能区。在未来，对认知功能的保护将成为微创神经外科脑功能保护的新要求。新技术的不断发展与应用、对皮层功能分区的不断完善，都将帮助人们更清晰地理解大脑对于认知过程处理的相关机制。结合已知的脑认知功能区定位，保护已知的脑认知功能，验证和探索未知的脑认知功能将会是未来神经外科脑功能保护的发展方向。 |
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