脑性瘫痪患儿认知功能障碍的研究进展

王延延， 郝又国， 潘广艳

(同济大学附属普陀人民医院 康复科，上海 200060)

脑性瘫痪(cerebral palsy, CP)是由于发育中的胎儿或婴幼儿脑部非进行性损伤所引起的，主要表现为运动障碍，伴(或)不伴有感知觉和智力缺陷[1]。既往文献指出，脑性瘫痪引起的大脑组织或结构不可逆变化，尤其纹状体—额顶叶连接的损伤，与注意力、记忆等认知功能的下降密切相关[2-4]。认知功能障碍是脑瘫患儿常见的伴随症状之一，至少50%的脑瘫患儿存在智力问题(IQ<70)[5]。脑瘫患儿根据运动障碍的性质和体征主要分为痉挛型、不随意运动型、共济失调型、混合型。各个亚型脑瘫患儿均可能引起认知障碍[6]。脑瘫患儿认知功能下降，会导致学习障碍，从而影响康复训练效果，严重影响患儿的日常生活能力和质量[7]。本文将从脑瘫患儿认知功能障碍的表现及评定进行论述，为脑瘫患儿认知功能障碍的康复训练提供依据。

1 认知功能组成

儿童认知功能主要指儿童认识世界和获取知识的能力，是将智力应用于了解和适应世界的过程[8]。认知功能包括注意力、视知觉、空间知觉整合、记忆力、执行功能等[9]。若神经系统发育不成熟可伴发认知功能障碍。通常情况下，痉挛型、共济失调型及混合型患儿的认知功能障碍更明显，而大部分不随意运动型患儿的运动障碍较重，但认知相对较好[10]。

既往文献发现不同亚型脑瘫患儿的神经系统病变部位和认知临床表现均有所差异。痉挛型脑瘫患儿常伴随学习和记忆障碍，尤其是双瘫患儿症状更明显，这可能与大脑皮质前额叶损伤后执行功能调控障碍有关。不随意运动型脑瘫患儿在语言理解能力、短时记忆和工作记忆等方面表现较好，但表达能力、执行功能和陈述性记忆障碍较差，约4/5不随意运动型脑瘫患儿在长词语陈述性记忆方面减退[6]。近期神经影像学研究指出，不随意运动型脑瘫患儿的认知障碍还涉及基底神经节、丘脑、海马体等部位的病变，发现海马体和海马回容量减少以及海马参与的连接通路发生改变等均与认知功能障碍有联系[11]。共济失调型脑瘫患儿在空间知觉、推理以及抽象能力方面比不随意运动型脑瘫患儿表现差，可能由小脑损伤、大脑皮质感觉和运动通路受损引起。谢芳等[12]通过多因素分析认为小脑重度发育不全或损伤及运动障碍导致共济失调型脑瘫患者智力发育迟缓。

2 认知功能的评定方法

目前临床上对脑瘫患儿认知功能障碍的识别和诊断主要是神经心理学评定[13]，方法包括认知功能量表评定和基于计算机的认知功能评定，不同评定方法又分为单项评定和综合评定。如划销测验、韦氏记忆量表、威斯康星卡片分类测验是常用的单项评定量表；Gesell发育量表、韦氏儿童智力量表(WISC)是目前国内外常用的综合评定量表。近年来，认知评估软件[14](Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery，CANTAB)以及周萍等[15]基于计算机的认知功能评定自主研发的儿童认知障碍诊治仪ZM3.1-Y等综合评定方法在临床上也得到推广应用。

以上评定方法均要求脑瘫患儿具有一定的注意力和配合度，否则会影响认知功能评定的结果。Byrne等[16]首次提出事件相关电位P300可根据受试者接受刺激信号产生的极微小变化信息(如潜伏期、波幅等电生理信号)，反映注意、记忆等认知过程的心理活动，能够比较敏感、客观地评定认知水平，为早期诊断认知功能障碍提供新方法。另外，郝明珠等[17]利用DTI分析白质纤维束的微骨架结构分析认知功能，为脑瘫患儿的认知情况提供客观的无创影像学理论依据和判断标准。近年来，近红外线功能成像(fNIRS)逐渐应用于脑瘫、脑卒中、痴呆等疾病的评估中[18]，为脑瘫患儿进行无创认知功能评定提供了思路。Wagenaar等[19]利用fNIRS与振幅整合脑电图(aEEG)测量新生儿的局部脑氧饱和度(rScO2)和早期脑电活动预测神经认知发育情况，为认知缺陷风险提供有价值的早期预后信息。但目前fNIRS应用在脑瘫患儿认知评定方面的研究仍较少，需要进一步探讨。

3 脑瘫患儿认知功能障碍的分类

脑瘫患者认知功能障碍的分类主要包括注意障碍、视知觉和空间觉障碍、记忆障碍、执行功能障碍等。有学者提出语言与言语能力、学习能力亦能反应认知功能，比如阅读分析和理解能力、写作和计算能力等可以直接反映认知功能障碍对儿童在家庭和学校环境中的实际影响[10]，但相关研究较少。将从注意障碍、视觉障碍、记忆障碍、执行功能障碍这几个分类及其形成原因进行概述。

3.1注意障碍 注意力是信息加工的第一阶段，是认知功能活动的基础，当注意力障碍时可影响其他认知功能、日常生活能力和社会行为[20]。研究发现，注意力依赖于相互连接的大脑神经连接网络。Posner等[21]将注意力网络系统模型分为警觉网络、定向网络以及执行网络三部分。脑瘫患儿的注意障碍可能与前额叶皮质、白质束前部、基底节和丘脑等部位的神经束病变有关，引起大脑神经连接网络发生变化，表现出轻中度注意困难和执行功能缺失[22-23]。徐璇等[24]利用注意网络测试系统对痉挛性脑瘫患儿的注意力进行分析，发现脑瘫患儿注意力在定向网络和执行网络方面比同龄正常儿童偏低，在执行网络中比正常儿童有更高的错误率和遗漏率，表明脑瘫患儿在学习和社交活动中会有更多的困难，这可能与脑瘫患儿在进行任务时注意力的持久性和分配性下降有关[25]。由于脑瘫患儿注意力持久和分配不足，在进行双重任务时比单项任务更容易受到影响[26]。Surkar等[27]发现痉挛型单瘫患儿在单项任务和双重任务时比正常同龄儿童表现下降；但脑瘫患儿进行任务时，尤其是进行双重任务时，前额叶皮质氧合血红蛋白水平比正常儿童高，表明脑瘫患儿在进行双重任务时，需要更多的前额叶皮质活动；这可能是因为发育中的大脑受到损伤后大脑结构和功能发生变化，引起认知运动干扰增加，但双重任务中的运动和认知却需要共享有限的注意力资源，需要激活更多的前额叶皮质以保证任务的尽量完成。注意障碍脑瘫患儿可通过多项任务训练等康复治疗增加注意力相关区域的大脑活动，改善注意控制，加强执行认知任务的能力[22]，但未来仍需要进行针对不同亚型脑瘫患儿进行不同的康复方法及治疗效果的研究。

3.2视觉障碍 脑瘫患儿中，与认知相关的视觉障碍包括视知觉障碍和视空间觉障碍，主要由外侧膝状体视觉通路和视觉关联区域功能障碍引起，并且与上纵束(尤其左侧上纵束)的白质完整性受损有关[28]。有学者认为利用DTI了解上纵束的完整性可做为视觉认知障碍一个潜在的测量方法[10, 28]。视知觉障碍是不同亚型脑瘫患儿的主要功能障碍。Duke等[29]对388例脑瘫患儿眼科检查发现50%左右的脑瘫患儿存在视知觉问题，痉挛型双瘫患儿中比其他形式的脑瘫患儿更常见，但在视觉运动发育过程中常被忽视。脑瘫患儿比同龄健康儿童更依赖平衡、姿势和肌张力等带来的视觉信息[30]；当脑瘫患儿本体感觉系统、前庭系统和知觉异常，会严重影响脑瘫患儿的视知觉信息获取[31]。视知觉障碍会影响视觉引导的运动，从而对移动、自我照顾及社会功能造成重要影响。

脑瘫患儿的视空间能力也明显低于正常发育儿童的水平[32]。Galli等[28]认为视空间功能障碍和枕顶脑室周围白质病变有关，表明脑瘫患儿可能无法构建视觉空间至视觉皮层的连接，视觉引导运动受损，对调节目标无法进行定向动作的视觉控制。单侧或双侧感觉运动发育异常时，可以引起手眼协调能下降、手指知觉等表征异常，可导致视空间障碍的改变[33]。

3.3记忆障碍 记忆是既往经历过的事物在脑中的反映，根据保持时间和提取方式的不同形成不同类型的记忆；各种记忆类型相互区别又相互影响。Vargha-Khadem等[34]对82例脑瘫患儿的语义性记忆和情节性记忆分组检查后指出在围产期经历缺氧缺血性事件的儿童，常伴有严重选择性情节性记忆障碍和进行性遗忘，这些儿童存在双侧海马萎缩，深部灰质结构体积减少。Zafer等[35]发现雌激素受体α(ERα)可保护缺氧缺血性雌性幼鼠的海马神经细胞，并指出此机制在长期记忆(如情节性记忆)和学习中发挥着重要作用，可成为改善两性记忆新的治疗方法。脑瘫患儿记忆力下降，尤其是工作记忆，与计算、运动言语障碍和叙述能力相互影响，影响脑瘫患儿的日常生活能力[36-37]。根据功能磁共振成像(fMRI)，发现背外侧前额叶皮层(DLPFC)、顶枕区和左缘上回等是工作记忆处理的神经网络结构[38]。Hoffman等[39]利用脑电图对脑瘫患者工作记忆进行分析，发现前额叶皮层在工作记忆编码过程中有α-β振荡反应减弱，表明执行参与的信息将不能顺利加载到左上颞和边缘系统进行记忆缓冲，记忆无法进行临时存储和预演，进一步影响执行功能；同时间接提示额叶和颞叶皮层可能受损，并可做为诊断认知障碍的辅助检查方法。

3.4执行功能障碍 执行功能作为认知功能的一部分，多是身体和情绪引起的自发行为，包括对一个特定任务的决定、参与和完成，对脑瘫患儿日常生活技能获得有重要影响。对不随意运动型脑瘫患儿和健康儿童进行全脑定位示踪图像对照分析指出，不随意型脑瘫患儿的执行功能障碍与前额叶区域密切相关[11, 40]；偏瘫患儿的执行功能障碍与前扣带回皮层连接通路、丘脑和基底节等有关[41-42]。这些解剖结构出现异常可引起任务保存和抽象推理等方面的执行功能出现缺失，甚至间接损伤长期记忆。Weierink等[43]对痉挛型单瘫和双瘫患儿分析，发现双瘫患儿的执行功能比单瘫患儿差，右侧单瘫患儿的执行功能比左侧单瘫患儿差，执行功能障碍情况可能与大脑弥漫性病变程度和范围有关。执行功能具有可塑性，在成长过程中大脑功能和结构可发生变化[44-45]。因此，脑瘫患儿可配合康复训练增强可塑性，改善执行功能障碍。

4 脑瘫患儿认知功能障碍的治疗

临床上对于脑瘫患儿认知功能障碍的治疗方式很多。但合并视觉、听觉、言语等问题的脑瘫患儿，其认知功能障碍的治疗存在着一定的困难。据文献报道，经颅磁刺激(TMS)、高压氧等治疗技术，对合并视听觉及言语障碍的脑瘫患儿要求较低，在改善脑瘫患儿认知功能有着一定的效果。

4.1经颅磁刺激(TMS) TMS是一种通过脉冲磁场作用于中枢神经系统、影响脑内代谢及神经电活动而达到治疗目的的磁刺激治疗技术。越来越多研究指出，TMS可通过调节脑内神经递质，促进脑循环提高脑损伤患者的认知功能，为脑瘫患儿认知功能康复提供了理论依据。邓艳等[46]发现TMS对额叶损伤患儿的认知功能障碍具有显著改善作用，TMS可能通过刺激大脑皮层、调节神经递质对脑瘫患儿的认知有一定的改善作用。TMS能通过调节脑内抑制性神经递质γ-氨基丁酸与兴奋性神经递质谷氨酸之间的平衡改善认知功能[47]；也可通过促进脑源性神经因子表达、神经元突起生长及神经干细胞分化，保护脑细胞及改善脑功能，提高认知功能[48]。Hameed等[49]认为TMS对大脑深部进行刺激时，通过感应磁场改善脑组织微循环，提高脑细胞携氧能力及脑细胞自我修复能力，从而提高脑瘫患儿的认知功能。Zhang等[50]对双侧痉挛型脑瘫患儿4周TMS治疗并构建大脑结构网络，发现TMS能够调节神经可塑性，改变皮质与皮质下区域(如皮质-纹状体-丘脑)的神经网络连接，进一步改善认知和运动能力。TMS还可通过改善皮质脊髓束功能提高运动功能，间接提高认知功能[51]。然而，目前报道关于TMS在针对各个亚型脑瘫患儿认知功能研究仍有不足，针对不同认知域障碍TMS使用参数不明确，不利于临床脑瘫患儿方案的选择，未来仍需要大量研究进一步证实。

4.2高压氧治疗 高压氧综合治疗可通过高压纯氧环境，改善脑瘫患儿脑缺氧缺血情况，激发脑细胞活性，提高大脑再学习的能力，为后期多方面康复治疗奠定基础[52]。冼莹等[53]对早期脑瘫患儿61例随机对照研究，高压氧可以对患儿的认知、运动和言语能力有显著改善作用。通过对极低体重的早产脑瘫小鼠模型进行分析，发现高压氧治疗可以改善脑损伤和脑萎缩，提高智力、改善预后[54]。高压氧治疗中较高的氧含量可以直接作用于神经元和神经突触，提高认知过程的效率[55]。周磊等[56]发现利用高压氧治疗可降低海马组织Nogo-A mRNA、Nogo-A 蛋白的表达，减少海马组织神经元坏死，直接改善学习记忆能力等认知功能。

4.3其他 一些研究证实切除脑瘫患儿的交感神经网可改善认知功能。Chen等[57]对脑瘫患儿的颈总动脉交感神经网进行射频消融后，发现与认知相关的额叶、顶叶、颞叶、内囊、胼胝体、尾状核等功能区有所恢复；Lee等[58]提出可通过切除交感神经网使脑血管扩张，减轻神经元细胞死亡，来保护和改善海马，从而增强学习和记忆功能；切除交感神经网还可改善皮质功能及局部神经内分泌，使中枢递质发生改变，从而影响大脑功能。对脑瘫患儿进行局灶性痫性放电，尤其对左侧大脑半球进行放电干预，通过改变神经细胞Ca2+浓度变化、脑部代谢、大脑功能和可塑性等，改善认知发育[59]。Shamshiri等[60]认为局灶性痫性放电对改善脑性瘫痪患儿认知功能存在争议，需要更多的研究探讨其有效性和安全性。随着对传统医学的重视，针灸和穴位注射也逐渐作为改善认知功能的一种方法。张鑫等[61]对痉挛型脑瘫患儿进行针灸对照研究，认为头针可通过疏通经络、促进脑内血液循环、调节大脑皮质功能等作用，改善脑瘫患儿的认知功能。尹保奇等[62]使用营养神经药物对幼鼠进行穴位注射，发现穴位注射可通过修复幼鼠神经元，提高海马区神经元特异性烯醇化酶(NSE)含量，提高幼鼠的记忆能力和行为认知能力，也为治疗脑瘫患儿认知功能障碍提供了新的方向。此外，药物治疗和康复训练也是改善脑瘫患儿认知功能必不可少的方法。

认知障碍会影响脑瘫患儿的运动、学习等能力，可直接或间接的影响日常生活和社交学习。忽略脑瘫患儿认知功能障碍的早期表现，不能进行及时的认知训练，将影响脑瘫患儿的康复治疗效果。认知障碍的早诊断早治疗对脑瘫患儿非常必要。然而，目前针对各个亚型脑瘫患儿认知域障碍特点及治疗的深入研究仍然有限；了解各个亚型的认知域障碍特点可对临床康复提供依据，更有利于个体化康复治疗的实施。期望未来能够将研究焦点放在各个亚型脑瘫患儿认知障碍的网络中，发现各类型的特点，为临床提供更精准的康复治疗方法，提高康复疗效。