【康复课堂】镜像疗法对偏瘫上肢的运动功能影响—初探

作者：伍惠嫦，江门市残联康复医院恩平分院 康复治疗科 作业治疗师

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       镜像疗法应用在脑卒中病人中目前并不是新鲜事，早在1999年Ahschule等人就这个课题做了试验，试验结果显示所有受试者（脑卒中患者）在接受镜像疗法期间瘫痪均有改善，对照组（用透明塑料板代替平面镜）的受试者交叉至镜像疗法组后，瘫痪程度也较前改善。国内也有过不少试验，试验的康复方法是实验组及对照组患者均接受脑卒中常规药物治疗和常规康复训练，实验组在镜像治疗时要求患者健侧上肢完成6个动作包括：肩关节前屈、肘关节屈曲伸展、前臂旋前旋后、腕关节屈伸、手指的伸展抓握动作以及拇指的外展；要求每个动作做5分钟，尽量达到最大关节活动范围，每日必须完成训练30分钟。试验结果：镜像疗法能提高偏瘫上肢的运动功能（特别是对肢体远端功能）、减轻疼痛，但对患者日常生活活动能力及患肢痉挛程度无显著性影响。类似的有价值的试验还有很多，那么，镜像疗法为什么能改善脑卒中病人的运动功能呢？

镜像神经元的神经生理学机制

        关于镜像神经元的神经生理学机制目前没还有很严谨的说法，不过可以从以下三个方面去考虑：

一、中枢神经系统的可塑性

        传统的神经学理论认为中枢神经系统是通过各个区域发挥不同作用的，区域之间分界明确，某一区域受损通常意味着其支配的功能不可逆受损。然而，随着当代神经学研究的深入，越来越多的证据反驳传统理论，即使成人的大脑也具有可塑性。为了主动适应和反应外界环境各种变化，神经系统发生结构和功能的改变，并维持一定时间，这种变化就是神经的可塑性。这包括后天的差异损伤及环境对神经系统的影响，神经系统的可塑性决定了机体对内外环境刺激发生行为改变的反应能力和功能的代偿。Kauffman等的一项实验发现，蒙蔽正常成人的眼睛长达1 天，之后进行皮肤刺激，此时皮肤感觉传人可激活一部分常理上支配视觉的皮质，这说明大脑皮质各调控区域之间并不是孤立的，而是动态变化的。Ramachandran等对截肢患者的研究发现，刺激皮肤上某些区域，会被患者误认为已经不存在的肢体受到刺激，且有清晰的对应关系，称为感觉“重绘(remapping)”。研究通过脑磁图、三维MRI表面成像等技术，，，也就是说，截肢后该段肢体的支配区感觉传入缺失，邻近区域便会侵入，造成感觉重绘，。大脑皮质各区域类似于一种动态平衡，根据冲动强度变化可引起功能性重绘，是以复杂的整体形式存在，而并不像传统观念认为的那样孤立存在，从而也就为大脑的可塑性提供了依据。神经系统的功能是统一的,一部分功能受损, 其它部分可以补偿。如某些神经病理痛、感觉异常、瘫痪等，很可能只是由于大脑功能平衡移动，区域重绘，成为“习得性”障碍。脑卒中初期，白质水肿、皮质信号转导暂时受阻造成大脑动作指令与肢体执行动作反馈联系丧失，久而久之，导致水肿消失后肢体运动仍不能恢复，被称为“习得性瘫痪(1earned paralysis)”。如果能找到“去习得性(unlearn)”的方法，重新启用废用区域，令平衡反向移动，即可达到康复治疗的目的"。而说到“去习得性”，我们不得不说视觉反馈。

二、视觉反馈的有效性

        至于视觉反馈为何能够重新启用废用区域，也有多种解释，主要包括视觉与本体感觉和视觉与运动两方面机制。

        视觉与本体感觉：视觉是知觉的主导，数项认知神经学的实验发现，视觉可以超越触觉、本体感觉，甚至高级中枢理性思维，成为知觉的主导。

        Moseley等对手部慢性疼痛的患者进行一项实验，令其通过凸透镜或凹透镜观察自己的肢体，结果显示，伴随患者视觉上接受病变肢体放大或缩小，其主观上感觉到的疼痛以及客观上观察到的水肿都会相应加重或减轻。

        Armel和Ramachandran对正常学生进行一项实验，实验者同时触摸学生的手与一只橡胶手上相同的部位，但遮挡学生的手，使其只能同时接受来自自己的手被触摸的本体感觉以及橡胶手被触摸的视觉，实验者突然暴力弯折橡胶手，受试者会报告感觉疼痛，感觉似乎自己的手被暴力弯折，客观指标显示受试者表现出出汗及皮肤电阻下降。以上2项实验表明，视觉接受的信息可以混淆本体感觉。

         视觉与运动：视觉反馈可（包括运动观察成分）刺激人脑主要运动皮质（M1），影响皮质的电活动及兴奋性，促进脑功能重塑，诱发运动功能恢复。而我们人类是存在一类视觉运动性神经元，这种神经元是镜像神经元。

三、镜像神经元系统的作用

        镜像神经元是一类特殊的神经元，它们不仅在个体执行特定动作时兴奋，在个体观察其他同类执行相同或相似动作时也兴奋。分布于不同脑区的所有镜像神经元构成了镜像神经元系统，该系统提供了一种能很好地统一动作感知与动作执行的 “观察-执行匹配机制”。

        镜像神经元的发现：1996年，Rizzolatti等在用钨电极记录（单细胞记录）运动前皮层(F5区)单神经元放电时发现，某些神经元不但在猴子执行特定动作时放电，在看到其他个体(猴或人)执行同一动作时也兴奋。这类神经元能像镜子一样映射其他同类个体的动作，因而被命名为镜像神经元。

那么，人类是否存在镜像神经元呢？

        由于镜像神经元的发现是采用单细胞记录法，这种方法对细胞是有损伤性的，基于一些伦理原因，这种方法不被允许在人类身上使用。因此，我们只能通过一些间接手段去探索。例如：研究者利用TMS技术刺激运动皮层，然后在对侧上肢和手部肌肉记录运动诱发电位(MEPs)，通过分析MEPs的幅度大小来评价皮层兴奋性的强弱。Fadiga等发现，观察某一动作时，从负责执行该动作的肌肉上采集到的MEPs幅度明显增大，这说明所刺激的皮质(运动前皮层)在个体仅观察动作而不产生运动时也兴奋。更多类似的TMS研究及脑电图、脑磁图研究证实，人类镜像神经元系统不仅存在，而且具有不同于猴的重要特性，如对无意义的不及物动作和一些复杂动作也起反应。脑功能成像技术(如 fMRI、PET、fNIRS等)的发展使人们可以观察并确定执行特定任务时脑的兴奋区域。通过比较动作观察和动作执行两种实验条件下脑的兴奋区域，找出其重叠部分，科研人员就能确定镜像神经元在人脑中的解剖定位。大量实验表明，人脑中主要存在两个镜像网络，分别称为顶额镜像系统和边缘镜像系统，前者由Broca区、运动前皮层腹侧(PMv)、、额下回后部(IFG)及顶下小叶(IPL)嘴侧等构成，后者由脑岛、杏仁核、前额叶皮层等构成。

        镜像神经元也为人们观察儿童学习的过程提供了线索。华盛顿大学的安德鲁·梅尔索夫教授通过研究发现，刚刚出生仅几分钟的婴儿，在看到大人伸出舌头时，就能做出同样的动作。和其他灵长类动物一样，人类儿童都喜欢模仿。安德鲁教授说，儿童的镜像神经元使他们能够观察其他人的动作，并模仿看到的东西。

        世界杯中，球迷们会为自己的球队胜利集体起舞狂欢，也会为自己的球队失败而集体哭泣宣泄。奥地利研究人员日前发表研究公报称，镜像神经元在其中发挥着重要作用。当人们观察到的场景与自身的过往经历越相似，镜像神经元就越活跃，尤其是当这些场景与运动神经的活动相关的时候。所以，球迷往往会有下意识的“从众”行为：球队赢了就集体狂欢，输了就集体哭泣。我们在心里模仿亲眼见到的每个动作，促使我们与其他人一起跳舞、悲伤和打哈欠。

镜像神经元的特性

        动作观察：动作观察可促进运动记忆的形成，因而也有助于运动学习。Stefan 等检测了动作观察对正常人运动记忆形成的影响，利用 TMS技术进行了一系列有关拇指运动的实验，结果发现，动作观察过程中镜像神经元系统的激活有助于初级运动皮层(M1区)运动记忆的形成，对年轻人和老年人的两个实验得到相同的结论，这表明，动作观察可促进运动学习，运动疗法与动作观察结合可提高运动学习效率。Celnik等在脑卒中患者身上进行了类似实验，结果显示，一致性动作观察(即观察的动作与需要学习的动作一致)可提高包括镜像神经元系统在内的相关皮层兴奋性，促进运动记忆形成。Calvo-Merino等利用fMRI证实，动作观察有助于舞蹈演员学习新的动作技能，且镜像神经元系统在观察过程中被激活。传统的观点将动作理解视为一个快速推理过程：观察他人动作时，大脑会综合传入的感觉信息(主要是视觉信息)，并与自身记忆库进行对比，最后经分析得出该动作的含义。镜像神经元的发现，使得动作理解的神经机制有了新的可能：观察他人动作时，参与自己主动执行该动作的部分相关脑区会产生相似的兴奋，通过这种“感同身受”的方式，便可理解所观察动作的目的及其行为意图。

        动作模仿：心理学实验表明，在观察与自身动作记忆库中存储的动作有共同成分的动作时，人总会“情不自禁”地想去重复它，共同成分越多，就越想去模仿，镜像神经元的发现为这种被称为“居身模仿”的心理现象提供一种可能的神经机制。通过模仿来学习是人类特有的能力，也是人类语言和文化的基础。模仿有助于新运动模式的建立，在运动学习和再学习过程中意义重大。经典的镜像神经元分布区加上其他一些顶叶和额叶脑区在动作模仿中起重要作用。很多实验证实了镜像神经元系统在模仿学习过程中起重要作用，如Buccino等利用fMRI技术研究通过模仿来学习吉他弹奏过程中脑的兴奋性，结果显示，包括镜像神经元系统在内的一些脑区在模仿学习过程中兴奋性显著增高。

        动作想象：动想象是个体想象自己在执行或观察特定动作而不产生任何运动或肌肉收缩的认知过程。大量脑成像研究显示，想象一个动作时激活的脑区与执行该动作时兴奋的脑区有大量重叠，如运动前皮层、前额叶皮层背外侧、顶下小叶、小脑和基底节等，少数实验还报道了初级运动皮层(M1区)的兴奋，不过大多数人认为这可能是由于实验中产生了未被观测到的肌肉微弱收缩。显然，上述脑区中包含镜像神经元环路，从而说明，人类镜像神经元系统很可能在运动想象过程中发挥重要作用。一系列在运动员、音乐家、舞蹈家及脑卒中患者身上进行的实验证明，运动想象可促进运动学习并兴奋相关脑区。

       运动学习：模仿、观察和想象是运动学习的重要手段。镜像神经元系统的激活在动作观察、动作模仿和运动想象中起重要作用，而这三个神经生理学过程又极大地影响着运动学习进程，因而，镜像神经元系统也是运动学习的重要神经机制。镜像疗法综合了观察、想象和模仿进程；虚拟现实疗法在虚拟情境中进行动作的观察、想象、模仿和学习

        镜像疗法中，患者看到完好侧肢体运动的镜像，就可以激活相应运动皮质的镜像神经元，因此有助于恢复受累一侧肢体的运动功能。正是由于视觉反馈可以影响中枢感觉、运动区的皮质电活动，同时中枢又是具有部分可塑性的，因此，通过视觉反馈达到康复治疗的目的也就有了可行性。

镜像疗法的实际应用

        国外关于镜像疗法操作描述如下：患者靠近桌子坐，桌子上垂直放一35x35cm 的镜子，镜子放在两上肢之间，健侧上肢朝向镜子的反射面，患侧上肢放在镜子反射面的后面。要求患者观察健侧上肢的运动成像并想象成患侧肢体在运动，患肢要求尽量做与健侧肢体相同的动作。目前国外多数研究未对镜像疗法治疗过程中的具体动作、时间强度进行细致描述，国内亦未曾进行这方面的细致报道。

        镜像疗法的病人筛选：不是所有脑卒中患者都适合应用镜像疗法，病人必须具备稳定的心肺功能、可以理解任务、可以加工视觉信息且无注意力障碍。

        治疗前对病人进行宣教：向病人解释治疗的方法、作用机制以及治疗目标。在治疗过程中病人应该有针对性地参与到视觉想象中。但是这并不是其运动的真实写照。另一只手的运动好不好无所谓，重要的是，眼睛看见镜子里的运动，并把镜子里患侧手在运动这样的信息输送给大脑。这点很重要，这样病人在治疗后与现实比较后就不会失望。

        治疗场所的要求：安静的房间，房间背景单一且光线充足，避免在镜子背后出现声音的刺激。

        镜像疗法的治疗过程：首先病人健侧免去戒指、手表等装饰物；治疗师展示想要病人进行的运动，病人边观察镜子里的镜像，边模仿治疗师所展示的动作。（病人试图主动地尽可能好地双侧进行上述运动。）不要求患肢完成动作的质量，只要患者观察镜像，并把“镜子里的手就是患手且在完成动作” 的信息输送给大脑。刚开始的练习不要太复杂。最好以一维的粗大的运动开始。这个运动尽可能地在患者能够主动使用患肢的活动范围进行。然后逐渐地增加和变换训练的活动度、方向和速度。按照每个病人的情况也可以在治疗中加入功能性的以及精细活动的元素。

        训练时的注意事项：病人的注意力不要过多地投放在运动执行上，因为这样视觉想象的感知觉就可能被减少。训练对于部分病人来说是很疲劳的，所以应该建立足够的短暂的休息，以保持病人高度的注意力。