基于功能核磁共振的中老年人吞咽任务脑功能区成像研究

林广勇，黎月桃，杨侃荣，宋琴琴

（佛山市第二人民医院／南方医科大学附属佛山医院，广东 佛山 528000）

吞咽是一种复杂的反射性活动，现阶段关于吞咽中枢的定位及相互协调机制尚未完全明确。任务态功能性核磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI） 需要与一定的任务事件相结合，能精确检测出大脑在指定任务下的脑功能区活动状态。本研究基于吞咽任务下的fMRI 研究技术，分析健康中年老人执行吞咽任务时相关脑功能区的激活分布及特点。

1 资料与方法

1.1 研究对象招募2021年12月至2023年4月期间在我院体检中心体检的健康中老年志愿者。年龄在40 ～70 岁之间，右利手，无精神、 神经系统疾病，无头颈部、 食管等疾病病史，无MRI 检查禁忌证，无吞咽功能障碍。本研究经佛山市第二人民医院医学伦理委员会审核通过 （编号： KJ2020022）。

1.2 数据采集 采用美国通用 （GE Discovery MR 750W 3.0T）磁共振扫描成像系统。采用3D－T1加权梯度回波序列扫描结构像数据，功能像扫描采用EPI 扫描采集任务态功能像数据，具体参数为： TR ＝2 000 ms，TE ＝21 ms，翻转角＝78°，FOV 240 mm × 240 mm，矩阵大小＝64 × 64，扫描层厚＝5 mm，体素大小＝3.5 mm × 3.5 mm × 4.0 mm，层数＝28 层。

1.3 试验任务 每位受试者均接受310 s 的block 设计fMRI 检查。将长1 米直径约4 mm 塑料软管一端放置于受试者口腔内，另一端连接50 mL 注射器。实验者手持注射器，观察MRI 扫描过程中显示器上的倒计时时间，每隔30 s 向受试者口腔注射中稠流质3 mL，注射时间为2 s 左右，要求一次咽下口腔内所有流质。之后进入为期20 s 的对照组块 （休息），在此期间不注水，受试者不进行吞咽动作，然后再次进入刺激组块 （吞咽任务）。共执行10 个刺激组块及10 个对照组块。

1.4 图像处理 基于Matlab 2016 平台SPM 12 fMRI 软件包进行数据处理，步骤包括时间校正、 头动校正、 空间标准化及空间平滑等处理。剔除头动参数过大 （大于3 mm 或者3°）、 配准不良的数据。本研究将激活范围值设定在10 个像素，获得每个激活脑区的坐标值。

1.5 统计学处理 采用SPM 12 软件包进行数据处理。预处理后的数据行一阶分析，再行二阶分析，P＜0.05 为差异有统计学意义。采用xjView 软件将脑区激活图可视化。

2 结果

共招募15 例志愿者。剔除4 例头动参数过大及1 例匹配不良的被试，最后10 例纳入研究。其中男性4 名，女性6 名；最小年龄43 岁，最大年龄67 岁，平均年龄 （55.36 ± 7.69）岁。执行吞咽任务时多个脑区被激活，其中双侧中央前回、 补充运动区、 中央后回、 基底神经节、 岛叶、 丘脑为主要激活的区域。双侧背外侧额上回、 右侧额中回、 左侧距状裂周围皮层等脑区处于负激活状态。同时，执行吞咽任务时左侧半球激活脑区多于右侧半球。见表1、 表2、 图1。

图1 吞咽任务时激活脑区激活情况

表1 吞咽任务时激活脑区

表2 吞咽任务时负激活脑区

3 讨论

在本研究中，健康中年老人执行基于block 设计的吞咽任务时多个脑功能区被激活，其中以双侧中央前回、 补充运动区、 中央后回、 基底神经节、 岛叶、 丘脑为主要集中激活区域，提示吞咽活动接受来自于双侧大脑半球的神经调控，这与Hamdy 等［1］、 邬刚等［2］的研究结果相近。中央前回是高级运动皮层中枢，中央后回可能参与口腔、 咽喉等感觉反馈。有研究［3］表明，老年人在吞咽活动时初级感觉运动区激活也会相应增加，可能与吞咽运动效率降低及口咽感觉减退的神经代偿方式相关。补充运动区位于中央前回内侧上方，其功能与运动计划的时序性相关［4］，它的激活提示吞咽活动是一个配合程度较高的复杂性活动。岛叶与躯体及内脏的感觉、 运功加工相关，同时参与认知控制行为。有动物实验［5］表明岛叶可诱发吞咽顺序，引起吞咽活动。丘脑是皮质下的感觉中枢，在口腔受到感觉刺激及吞咽唾液时被激活［6］。尾状核、 壳核、 苍白球、 丘脑底核等同属于基底神经节脑功能区激活，提示基底神经节参与了吞咽活动的信息整合及动作执行。

不同于以往的报道［7］，本研究中额上回、 额中回等前额叶区及顶枕区、 小脑等没有被广泛激活，额叶、 枕叶的部分脑区甚至处于负激活状态，考虑是食物及试验设计不同导致结果不一致。本研究中，被试口含软管在感知口腔内流质后执行吞咽活动，未经历口腔前期以及口腔期的咀嚼、 舌推送动作，其行为可能接近于反射性吞咽活动。有报道［8］称前额叶在反射性吞咽活动中参与度较低。此外，年龄也许是另一个影响因素。一项针对老年人的研究［9］表明吞咽时前额叶处于负激活模式，考虑与认知减退相关，认知减退引起的脑功能改变在吞咽障碍临床症状发生前就已显现。同时，执行吞咽任务时左侧半球激活脑区多于右侧半球，提示吞咽活动时大脑半球中枢支配存在偏侧性。有研究［10］通过计算双侧大脑半球的偏侧性指数 （LI），表明吞咽活动的相关脑区存在偏侧性，即存在吞咽优势半球。吞咽活动时大脑半球中枢支配偏侧性可能与左右利手相关，也可能与语言中枢偏侧性原因相似，但尚未能清楚揭示其成因。

总之，初级感觉运动区、 补充运动区、 岛叶、 丘脑等脑区是吞咽神经控制网络的一部分。但本研究存在一定的局限性，如样本量过小，未纳入年轻人作对比，食物性状单一等。未来将会进行补充完善，为探索吞咽网络的神经生理机制提供依据。