针灸对脑网络调节作用的研究进展

何润东，华 萍，王 超

（1.天津中医药大学第一附属医院，天津 300000；2.天津中医药大学，天津 300000）

针刺效应的研究是针灸研究的重要组成部分，通过多角度的针刺效应研究，有助于揭示针灸起效的机理，把握针灸的作用规律，并在此基础上提高针灸的疗效。目前，针灸效应的研究多从以下几个角度进行：部分研究是从针刺的局部效应研究其效应规律，常用的效应指标有：皮肤温度、皮肤微血管灌流等；另有从神经角度的研究，主要的观察对象有：神经电信号、神经内分泌等。而近些年来，脑影像技术的发展，为我们更为直接地对脑功能进行研究提供了良好的非侵入手段。而神经系统调节作为针灸起效的一个重要因素，也越来越吸引着人们站在脑功能的角度，对针灸的效应进行研究。

本文检索了2000年至今IF＞0.5的英文文献，进行逐一分析，总结当下针灸对脑网络调节作用的规律，讨论其中存在的问题，为相关研究者提供参考。

2 脑网络概述

基于脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）、功能核磁（fMRI）等的脑影像技术研究表明，人脑可以被看做是一个复杂网络，并具有多种重要的网络属性，特别是具有“小世界网络”属性[1]。脑功能网络分析主要集中在全网络性质统计分析上，例如度（连接的数目）分布、平均路径长度和聚类系数等。对于脑网络来讲，节点就是脑区，边就是脑区间的功能连接，节点度就是和此节点连接的边有多少。类聚系数衡量一个节点最近邻节点之间的连接情况。和随机网络模型相比，“小世界”网络具有较高的绝对聚类系数和近乎相同的最短路径长度[2-3]。对于脑网络，具体而言，脑内具有高密度密集的短连接和相对稀疏的长连接，可以实时在多个系统间传递信息[4-5]，可以有效地整合信息[2]，从而实现不同脑区之间的高效协同工作。

He，Y等[6]的研究利用MRI结构影像，分析了不同脑区皮层厚度之间的相关性，构建了人脑的解剖结构网络。该研究从平均连接度、聚类系数和最短路径长度等3个网络属性进行研究，通过和可对照的随机网络进行对比，发现大脑的解剖结构网络明显更偏向于“小世界网络”范畴。由此成功证实脑网络的“小世界”属性。Hagmann，Patric等[7]的研究和Gong，G等的研究分别利用弥散成像和弥散张量成像的技术构建了人脑解剖结构网络，并进一步证实了其“小世界”属性。

脑的功能连接概念最早出现在脑电图的研究中。Stam，C.J等[8-10]的研究和Bassett，D.S等[11]的研究利用脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）等成像手段，发现人脑的功能网络具有“小世界”属性。Achard，S等[2]利用脑功能磁共振成像（fMRI）技术，构建了脑区功能结构网络，发现人脑功能网络具有“小世界”属性。许多其他的研究也发现，人脑是一个高效的“小世界”网络[11-12]。

Raichle[13]提出大脑功能默认模式（default mode）的概念，并将支持这一功能的脑区称之为默认网络（DMN，default mode net）。DMN是研究者最广泛关注的网络之一。DMN是指在认知任务负荷下的功能磁共振研究中表现出一致负激活的脑区所构成的功能连接网络，这些脑区在静息状态下（不执行特定任务的清醒、放松、休息状态）亦存在有组织的脑网络活动，且比在认知任务负荷下所激活脑区更活跃。DMN的活动和注意网络的活动相互拮抗。DMN包括内侧前额叶（MPFC）、后扣带/前楔叶（PCC/PC）、角回（AG）、海马、外侧颞叶（LTC）等脑区[12-14]。

在此基础上，许多学者展开了神经精神疾病与脑网络之间的研究。现有研究表明，阿尔茨海默病、小儿多动症、精神分裂症等神经精神类疾病与脑网络异常有密切的关系。

3 针灸与脑网络

针灸治疗的机制尚不明确，对上述精神神经类疾病，针灸往往可以取得一定的疗效，这启发科研人员或许可以从脑网络的角度对针灸作用的原理进行研究。目前与针灸相关的脑网络研究多从以下几个角度进行：受试对象方面，一部分研究是以健康受试者为对象，一部分是以抑郁、认知障碍等神经精神类疾病患者为对象，还有部分研究关注针灸的镇痛作用与脑网络的关系，以疼痛类疾病患者为研究对象。针灸技术方面，既有手针针刺，也有电针、磁刺激等现代针灸技术；取穴方面，相当一部分研究是以“扎”和“不扎”即取穴和不取穴对比的角度来研究脑网络的，此外还有部分研究是以腧穴和非穴位对照，也有部分研究以不同的腧穴为对照进行研究；操作手法方面，多以针刺深浅或得气为标准，不强调手法。脑网络研究方法方面，基本以研究脑功能网络为主，在脑功能研究中，大多采用功能磁共振成像技术（fMRI），部分研究也使用了脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）技术。

4 针灸对健康受试者脑网络的影响

目前对于针灸对脑网络调控的研究多是以健康受试者为研究对象，研究针灸对生理状态下脑功能的影响。

Qin，W等[15]的研究使用fMRI采集了手针针刺右利手健康受试者右侧足三里穴和非穴对照点针刺时和针刺后即刻的脑功能网络图像，海马、下丘脑、后扣带回（PCC）、前岛叶、丘脑等脑区fMRI信号出现了改变，且左杏仁核区域在针刺足三里后产生了明显的信号变化。将此区域选作其后的连通性分析参考，进一步分析发现，静息状态下，存在一个与杏仁核相关的脑网络。该网络涉及疼痛感觉和疼痛调节的结构，包括额叶、颞叶、前扣带回（ACC）、后扣带回（PCC）、丘脑和基底节，而且足三里针刺和非穴对照点针刺都可以对其产生调节作用。而且，相对于非穴点针刺，足三里穴点针刺与此杏仁核相关网络中有更高的相关性。

Fang，J等[16]对10名健康受试者进行手针针刺左侧太冲、行间、内庭和足背非穴点，并在针刺过程中进行功能核磁成像。结果发现，针刺刺激可以降低边缘叶-旁边缘叶-新皮层系统的兴奋性。具体兴奋性降低的脑区位于内侧前额叶皮质（MPFC）（前极、前扣带回）、颞叶（杏仁核、海马旁回、海马）、后内侧皮质（楔前叶、后扣带回）。而感觉运动皮质（躯体感觉皮层、辅助运动皮层）、临时边缘系统（岛叶、前中央扣带回）则出现兴奋性升高。并且穴位针刺与非穴针刺对该系统的改变差别不大。该研究进一步证实了针刺对边缘-新皮层网络（LPNN）有调节作用。并由此提出假说，针灸可能是通过这些与疼痛、情感、记忆、自主神经、免疫、内分泌、感觉和运动等相关的内在神经通络来发挥镇痛、抗焦虑及其他治疗作用[18]。

You，Y等[17]为了探索针灸对脑默认网络（DMN）的特异性调节作用，以健康右利手受试者为研究对象，采用了手针刺激右侧足三里和非穴点（足三里外侧旁开2～3 cm）对照的方法，利用fMRI的高空间分辨率特点进行DMN脑区定位，并利用MEG的高时间分辨率特点进行DMN的调节分析。研究中，首先对受试者进行fMRI扫描6 min，随后在1 min内进针，接着捻转行针2 min，随后是6 min留针休息。整个15 min过程中持续进行MEG数据采集。研究证实了之前的研究——后扣带（PCC）回是针灸调节DMN的一个重要调节枢纽。而且发现，在足三里针刺和非穴点针刺后，PCC都显示出明显的功能联系变化，但是在足三里穴位针刺后，其MEG表现为δ波和γ波，而在非穴点针刺后，其在所有5个频率的波段均有体现[19]。

Hui，K.K等[18]以健康受试者为研究对象，收集了较大的样本量，研究在足三里、合谷、太冲针刺对DMN的影响。该研究以触觉刺激和刺痛刺激为对照，目的是为了提取单纯的针刺效应，同时也避免了针刺中刺痛这一有害刺激的混杂效应对结果的干扰。先前的研究显示，针刺可以减低边缘叶-旁边缘叶-新皮层系统（LPNN）活动性，同时增高感觉运动区域的活动性。这些脑区在DMN中和与在与其反相关的任务网络存在一致性。该研究证实了这一结果。并进一步发现，当针刺引起刺痛时，这些脑区的活动性增高或减低的这些变化的幅度都减小。而触觉刺激会引起感觉运动区域更高的活动性，但是边缘-新皮层网络的活动性减低的范围却减少。这就表明LPNN活动性的减低不能由先前报道中提到的大脑注意的需求来解释。该研究显示，针刺可以调节DMN的反相关网络，并且这种效应是和针刺引起的感觉相关的。

Shi，Y.等[19]利用fMRI的技术研究了针刺得气对脑网络调节的影响。该研究以健康受试者为研究对象，并对左侧委中穴进行针刺操作，并分为深刺组（10～20 mm）和浅刺组（2 mm）。浅刺组绝大多数受试者无得气感，多为轻微刺痛，而深刺组大多数受试者有得气感，个别受试者有刺痛感。研究显示，得气感对大脑和小脑的多个水平产生了调节作用，其降低了脑默认网络和疼痛网络中的神经功能联系，增加了右后小脑、左侧海马旁回、丘脑和边缘系统的联系。而浅刺增加了右侧脑（中央前回，前额回，小脑扁桃体）和双侧丘脑的联系，同时，减少了右侧的内侧前额皮质功能联系。并由此得出结论，深刺可以调节边缘-新皮层网络（LPMN）和默认脑网络（DMN），并由此产生得气的一些针刺效应，并推测，深刺可以调节一些固有的脑网络，并因此产生多种多样的调节作用。

Liu，P等[20]采用fMRI技术对电针调控默认脑网络（DMN）的机制进行了研究。该研究以健康受试者为研究对象，分为左下肢光明、昆仑、交信和一个非穴点4个电针针刺组，在电针刺激前和刺激后分别行fMRI检查，以此来研究4个刺激点电针对DMN的调节作用。结果进一步证明电针可以调控DMN。此外，还发现在刺激前和刺激后，后扣带回和楔回（PCC/pC）与其他节点都有很强的联系。而针刺后，PCC/pC和前扣带回（ACC）的联系中断。前额叶眶回（OFC）和左内颞叶皮质（IMTC）在针刺穴位组存在负相关联系，而在非穴组中则没有发现此种联系。研究者推测穴位和非穴位的差异导致了这种电针对DMN调节的不同。

5 针灸对疾病状态下受试者脑网络的影响

少部分研究是从病理角度，研究针灸对疾病状态下脑网络的影响。此类研究多从头痛、痴呆、以及运动障碍等神经系统疾病或与神经系统密切相关的疾病入手。

Li，K.等[21]以无先兆性偏头痛患者为研究对象，主要研究针刺对偏头痛患者右前额叶网络（RFPN）的影响。该研究共纳入了12例无先兆偏头痛患者，分别在针刺治疗前和针刺治疗4周后进行fMRI扫描。另纳入12例健康受试者进行fMRI扫描对照。针刺方面，该研究选用了丝竹空、率谷、风池、太阳、合谷、外关、太冲、阳陵泉、足临泣作为针刺穴点，手针针刺得气并留针30 min。疗程方面，每周治疗5 d，共治疗4周。研究结果表明，无先兆性偏头痛患者的RFPN功能联系明显下降，并且针刺能够逆转这种下降，治疗前后患者RFPN功能联系的下降和视觉模拟评分（VAS）分数的降低成负相关。该研究进一步证实了偏头痛患者脑网络的改变，并探索了针刺对偏头痛患者脑功能网络的影响[23]。

Chen，X.[22]以中风后偏瘫患者为研究对象，纳入首次中风、梗塞部位在右基底节或右半卵圆中心、病程2～12周、且Brunnstrom分级I-III级的患者。研究共纳入了6例符合要求的患者。分别进行2次随机顺序的左侧阳陵泉或非穴对照点（腓骨小头后方）的针刺操作，并同时进行fMRI扫描和手指被动运动。手指被动运用中变化最明显的脑区——右侧中央前回被选择为进行关联分析的“种子点”。结果显示，相对于非穴对照点，阳陵泉针刺在以下3个脑区集群功能联系增强，包括和肢体运动相关的左小脑半球和小脑蚓部，和视觉及记忆相关的左半球内侧的舌回、距状裂、梭状回尾部和楔前叶，以及颞叶前部、海马、海马旁回和梭状回的侧部。而相对于非穴点，阳陵泉针刺时功能联系减弱的脑区主要集中在感觉和运动皮层，包括双侧中央前回、中央后回、辅助运动区、旁中央小叶、左侧顶下小叶和右额上回。左侧楔前叶、双侧中央扣带回、左前扣带回、左侧距状裂、左侧中枕叶和下枕叶等边缘系统和视觉相关皮层也在阳陵泉针刺时观察到了功能联系减弱。由此，研究者得出结论，种子点和同侧小脑、同侧舌回、对侧颞极的功能联系增强，而和对侧的运动区和下肢同侧运动的功能联系减弱。并作出假说，针刺阳陵泉穴可以增强运动认知同时减少同侧和对侧运动皮质的兴奋性而减少共同运动和联合反应，并以此来促进偏瘫的恢复和减轻痉挛。

Feng，Y.等[23]以轻度认知障碍（MCI）的患者为研究对象，采用深刺（1～2 cm）和浅刺（1～2 mm）太溪穴的干预，并以正常受试者作为对照，研究了针刺对MCI患者全脑网络的作用。该研究比对了MCI患者和正常受试者静息状态下的脑功能网络、太溪深刺和浅刺和与针刺前MCI患者静息脑功能网络以及MCI患者太溪穴2种针刺后的静息脑功能网络。研究发现，MCI患者的和记忆编码和及记忆检索相关的颞部区域，包括海马、丘脑和梭状回出现了功能异常。而经过针刺这些不正常区域的功能联系有了明显的变化。相对于正常对照组，针刺刺激后MCI患者颞区的功能联系增强，且深刺组的改变较浅刺组更加明显。该研究表明，针刺可以使记忆相关脑区的功能联系增强，进一步为针刺治疗MCI提供了证据，也从脑功能网络的角度证明，一定的针刺深度是针刺治疗起效的一个关键因素。

Liang，P等[24]研究了针刺对阿尔茨海默病（AD）患者默认脑网络的影响。该研究共纳入了14名AD患者，并纳入14名正常受试者作为对照组（NC）。对AD进行太冲穴和合谷穴针刺，并在针刺前和针刺后行fMRI扫描，并对NC进行fMRI扫描作为对照。研究结果表明，AD组患者左扣带回和右下顶叶等受损的脑区功能联系在针刺后明显好转。此外还发现，左后扣带回（PCC）、右颞中回（MTG）、右顶下小叶（IPL）等脑区在默认网络内的联系增强。而双侧扣带回（CG）和左楔前叶等脑区在默认网络的联系减弱。而在针刺后对右颞中回（MTG）的改善作用与简短精神状态检查（MMSE）和蒙特利尔认知评估（MoCA）的分数改善密切相关。由此该研究结论为，针刺可以调节AD患者的DMN活动性，并具有一定的治疗作用。

Li，J等[25]以慢性腰痛为研究对象，进行了针刺对于疼痛患者DMN的调节作用研究。研究共纳入了20名慢性腰痛（cLBP）患者，并以10名健康受试者作为对照。其中，cLBP组经4周针刺治疗，选穴为双侧肾俞、委中、太溪，长强、阿是穴，而正常组不干预。在治疗前和治疗4周后分别对2组受试者进行静息状态下fMRI扫描（正常组不行针刺干预）。研究结果显示，在针刺前，相对于正常组，cLBP组的DMN功能连接更少，主要在背外侧前额叶、内侧前额叶、前扣带回、楔前叶区域。而在针刺后，cLBP组患者这些区域的功能联系几乎恢复到了正常组水平。此外还发现，cLBP组患者临床疼痛的减少与DMN连接的增加成正相关。综上，该研究得出结论，针刺对DMN的调节作用与其对慢性腰痛的治疗作用成相关性。

6 讨论

近年来，国内也有许多研究者选择从脑网络的角度研究针灸的效应。吕颖颖等[26]采用经皮穴位电刺激合谷穴的方法，发现了对以对侧为主的双侧枕叶视觉皮层（BA19），前扣带回、海马回、对侧楔前叶、BA30、31、34等脑区激活作用。付彩红等[27]以中风左侧偏瘫患者为研究对象，发现针刺患侧阳陵泉穴，可调节双侧大脑半球感觉运动网络相关脑区活动，增强感觉反馈对运动输出。赖新生等[28]以健康受试者为研究对象，发现针刺外关穴双侧额叶、顶叶、颞叶、枕叶、海马、扣带回、基底节、桥脑、小脑等脑区都有不同程度的激活作用。杨骏等[29]对比正常受试者和周围性面瘫患者针刺合谷穴的脑功能成像后发现，针刺合谷穴治疗周围性面瘫的可能机制是针刺作用通过强化感觉运动皮层之间的相互功能联系，促进脑功能重组。总体来说，针刺、电针等体表刺激对脑功能网络起着一定的调节作用。相对于非穴针刺、浅刺或是触觉刺激等对照设计，真实的穴位针刺往往能够对脑功能网络产生更明显的调节作用，从而体现出腧穴存在一定的特异性。

DMN是目前脑网络研究的热点之一。DMN在有外在注意任务的时候负激活，在与自我道德判断、情景记忆、未来设想等与内部心理有关的任务时正激活。外在任务负载越多，DMN的负激活也越多，两者成正相关关系。而DMN的内在功能联系与个体的外在行为表现也成一定的正相关关系。总的来说，DMN具有内在属性和外在属性，即支持内在的心理活动等，同时应对外界环境变化以便做出反应。

疾病与DMN联系的研究方面，阿尔兹海默病/轻度认知障碍、精神分裂症、注意缺陷多动障碍、自闭症、抑郁症、头痛等精神神经类疾病都与DMN的改变相关。并且在这些疾病的预测和治疗效果的检验方面有着重要的意义。

目前有关针灸和脑网络的研究，也多与DMN有关。

现有的研究表明，对于健康受试者，针刺对脑边缘叶-旁边缘叶-新皮层系统（LPNN）有一定的调节作用，且可以降低其功能联系，对于感觉运动系统的功能联系有一定的促进作用。且有研究表明针刺或者电针可改变脑功能拓扑结构，增强脑功能联系，体现了针灸的品质调节特点。

对于患病受试者，针灸对脑网络的调节各有不同，但其调节效应多与疾病程度的变化相关。提示针灸对于疾病的改善作用可能是通过对脑功能的调节起作用。

目前针刺与脑网络的研究正处于初级阶段，其对于默认网络和脑边缘叶-旁边缘叶-新皮层系统等脑区的调制规律正在进行深入探索，仍面临许多问题，如不同的腧穴对于脑网络的调节有何不同，有何规律，是否存在一定的腧穴特异性。此外针灸刺激与脑网络调节的量效关系，尚不明确，这方面的研究仍较欠缺。而在疾病方面，脑网络、疾病、针灸三者之间的联系尤其是其因果关系尚不明确。针灸对于疾病状态下脑网络的调节作用也是研究的重点之一。

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