癫痫性脑病的功能影像学研究及应用

癫痫性脑病的功能影像学研究及应用

窦蕾赵世刚

窦蕾赵世刚

(内蒙古医科大学神经内科010110)

【摘要】癫痫性脑病(EES)是一组与严重的癫痫源性的脑部疾患，伴随进行性加剧的认知和行为障碍。EES发生认知障碍的机制目前尚不甚明了。本文对癫痫性脑病脑功能的神经影像学研究进行综述。尽管癫痫活动可能单独起源于不同脑区，但癫痫活动似乎以综合征的特定的方式进行传播。在部分癫痫性脑病中发现，癫痫的异常放电与脑默认网络的中断密切相关。对于其他类型的癫痫，尚有其他机制认为癫痫异常活动与认知障碍相关，如异常的连接模式及丘脑皮层网络连接的活动受抑。对于功能影像学对于癫痫异常活动的传播机制及对认知功能影像尚需要进一步深入研究。

【关键词】癫痫性脑病功能磁共振神经影像学WEST综合征Lennox-Gastaut综合征

【中图分类号】R445【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2014）17-0107-02

ResearchprogressofFunctionalneuroimaginginepilepticencephalopathies

DOU-LeiZHAOShi-gang※

(InnerMongoliamedicaluniversity,Hohhot010059,China;

Correspondingauthor：TheaffiliatedhospitalofInnerMongoliamedicaluniversity,Neurology,Hohhot010059,China)

【Abstract】Epilepticencephalopathies(EEs)representagroupofsevereepilepticdisordersassociatedwithcognitiveandbehavioraldisturbances.ThemechanismsofcognitivedisabilityinEEsremainunclear.ThisreviewsummarizedneuroimagingstudiesthathavetriedtodescribespecificfingerprintsofbrainactivationinEE.Althoughtheepilepticactivitycanbegeneratedinpiduallyindifferentbrainregions,itseemslikelythattheactivitypropagatesinasyndrome-specificway.InsomeEEs,theepileptiformdischargeswereassociatedwithaninterruptionofactivityinthedefaultmodenetwork.InanotherEE,othermechanismsseemtounderliecognitivedisabilityassociatedwithepilepticactivity,forexample,abnormalconnectivitypatternorinterferingactivityinthethalamocorticalnetwork.Furtherneuroimagingstudiesareneededtoinvestigatetheshort-termandlong-termimpactofepilepticactivityoncognitionanddevelopment.

【Keywords】EpilepticencephalopathyfMRINeuroimagingWestsyndromeLennox-Gastautsyndrome

癫痫性脑病(EES)是一组反复发作的、自发性癫痫发作为主要表现的严重的脑部疾患[1,2]。这组疾病的共同特征主要为慢性神经功能衰退,表现为进行性加剧的行为及认知功能障碍，其原因部分或全部由癫痫发作所造成。目前，对于大部分的EES的治疗极具挑战，而且预后不良。尽管癫痫性脑病的病理生理机制及其神经网络构成的意义重大，但我们仍然知之甚少。癫痫性脑病最重要的特征是其病因各异(遗传性疾病、皮质发育障碍、神经代谢性异常以及中枢神经系统各种感染，部分患者病因不明)，EES所导致临床症状相似(发作表现类型相似、间期的异常放电相似)。每一类型的EE病因各不相同，也取决于其发病阶段，并且具有各异的脑病发病机制。近日，这一观点被众多研究者进一步研究并定义为“系统性癫痫”[3,4]。在此基础上，基于功能性神经影像学的不同技术试图在神经网络水平对EEs进行研究，试图说明病因各异的EEs所具有的临床相似性。此外，对于癫痫活动是如何影响认知功能这一机制尚不明确。神经生理学和功能神经影像学的研究证据显示癫痫活动通过大脑对信息处理加工的瞬时效应，或是通过对脑区的长期抑制效应来影响认知功能[5,6]。本文将对神经功能影像学对癫痫性脑病的研究及应用进行综述。

一、癫痫性脑病认知障碍的神经影像学研究

与癫痫活动相关的认知障碍的一个可能被解释的机制是与癫痫和认知相关的网络功能存在相互干扰。癫痫活动对于脑默认网络(DMN)存在干扰已被详细研究。在前人研究的基础上，2001年Raichle等通过研究静息态低频BOLD信号涨落发现人脑在静息状态时即存在主动性活动，这些活动的脑区构成了一个固有网络，执行着清醒状态维持、情景记忆等重要功能：在执行任务(尤其认知相关)时，这些脑区的活动则显著受到抑制[7]。之后经大量研究进一步补充、验证后，学者们发现DMN主要包括DMN包括楔前叶、后扣带回(PCC)、内侧前额叶(medialprefrontalcortex,MPFC)、腹侧前扣带回(ventralanteriorcingulatedcortex，vACC)、角回、顶叶、颞叶和海马结构等部位。2003年，Greicius等证明了默认网络的存在，DMN相关脑区功能连接的紊乱可能会导致其所执行的功能出现失调控。DMN的异常活动及所涉及结构受干扰可能影响行为表现，这对神经精神障碍的发病机制的研究有重要贡献，如阿尔茨海默症、自闭症、精神分裂症及抑郁症等。此外，DMN活动的改变与意识的改变和影响相关[8,9]。Gotman等研究发现癫痫患者在静息状态下脑功能活动的中断可能与认知功能相关，而且这也是癫痫患者认知功能障碍出现的一个可能机制[10]。多项研究已表明原发性癫痫、继发全面性癫痫、失神发作等多种癫痫发作类型均可发现DMN的失活。DMN的负激活可能也反映了意识和意识障碍的干扰[11,12,13]。这些DMN的异常连接已在一些癫痫综合征中被观察到，包括典型的EE，如CSWS、Lennox-Gastant综合征等[14,15]。然而，除了DMN的异常这一机制以外，EE仍有其他诸多发病机制[16]。癫痫活动对于认知功能网络的短效和长效研究，尤其是EE仍需要进一步研究。

二、WEST综合征

WEST综合征是一种婴儿期的严重的癫痫性脑病，出生后一年内发病，波及头、颈、躯干或全身的频繁肌痉挛、精神发育迟滞和脑电图上高幅失律的特征性三联征[17]。早期的正电子发射断层扫描(PET)研究揭示了一个以高幅失律为基础的神经网络，表现为壳核和脑干的部分脑区出现皮质代谢减退以及皮层下高代谢[18]。Siniatchkin等[19]对于WEST综合征患儿进行同步脑电图联合功能磁共振(EEG-fMRI)研究，发现癫痫样放电导致大脑皮层(尤其是枕叶部分脑区)的血氧水平依赖信号呈现激活状态，而在高幅失律的高幅慢波活动则表现在脑干、壳核及丘脑的BOLD信号改变相关。在高幅失律的相关区域未见BOLD信号的负激活，尤其在DMN区域未见失活。而且，这种激活模式似乎专门针对WEST综合征，因其在其他局灶性癫痫发作患儿未见类似激活。值得注意的是，在随后的源分析中发现，表现为高幅慢波的同一被试的功能磁共振数据显示其枕叶皮层、壳核及中脑呈现出相似的激活状态，进一步发现脑干的异常活动可能对于WEST综合征的发病发挥着重要的作用[20]。以上数据表明脑干的参与是十分重要的，病名两种临床症状可能源于脑干下行通路对脊髓反射活动控制的间歇性干扰，导致双侧发作的突然发生，表现为高幅节律紊乱的特征性的脑电特点，这可能与同一脑干区域的上行通路的活动受损从而影响广泛的大脑皮层[21]，该脑电类型可能源于皮层和皮质下的异常通路，而不是源于一个特定的局限脑区。

三、Lennox-Gastaut综合征

脑干可能是WEST综合征和Lennox-Gastaut综合征(LGS)的病理机制系统里一个必不可少的组成部分。WEST综合征往往演变成LGS，易发生癫痫持续状态，这种癫痫性脑病的特点是多种发作类型并存(强直性发作、肌阵挛性发作、失张力发作以及非典型性失神发作以及全身强直-阵挛性发作等)，典型的脑电图改变(1-2.5HZ的慢棘-慢波、睡眠中10Hz的快节律)，并伴随智力减退[22]。Siniatchkin等对具有LGS患儿的EEG-fMRI的研究中发现脑干和丘脑的活动与发作间期的癫痫样放电(IEDs)明显相关[23]。Moehring等的新研究中指出LGS患儿的DMN脑区功能连接增加。此脑功能的激活也增加大脑各不相连脑区活动的同步性，从而对于癫痫的易化和传播提供基础[24]。

四、Dravet综合征

Dravet综合征也称为婴儿重症肌阵挛性癫痫，是幼儿期的一种顽固性的癫痫性脑病，其中80%的患儿是由于SCN1A基因的突变而引起。虽然该病存在常见的病因，但Moehring等[24]的新研究中纳入10名SCN1A发生突变的患者，研究试图揭示不同个体癫痫样放电的相关神经元网络构成。结果仅于7名患儿中发现大脑活动的唯一一项共同特征是DMN区域BOLD信号的激活。这些激活不完全一致，所以并未对组分析提供有力帮助。虽然该研究尝试描述SMEI的神经网络构成并未成功，但其结果再次证明SEMI发病的多因性，与Korinthenberg等的研究一致[25]。

五、小结与展望

本文对癫痫性脑病的脑功能成像研究进行了综述。实际上，不同类型的癫痫综合征和癫痫性脑病均具有大脑特定的活动轨迹，但仍然有大量研究证明癫痫性脑病的认知功能障碍与癫痫的异常放电明显相关。癫痫异常放电所引起的DMN活动的中断可能作为认知障碍形成的一种可能机制。然而，有一些癫痫性脑病(如WEST综合征、LGS、Dravet综合征等)尽管有显著地发育畸形和认知缺陷，但DMN脑区并无明显的病理损伤。目前，仅有较少的研究探讨了认知能力、癫痫异常放电和大脑结构之间的关系，或者直接通过神经心理学的测验进行神经网络功能的评价。目前的研究对于EE提出一个可能的机制，尚需要进一步的脑功能成像研究来探讨癫痫活动对于认知和认知功能网络的短期和长期影响。

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