劉陽陽,王超,郭義

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基于神經電信號的針刺作用研究進展

劉陽陽,王超,郭義

(天津中醫(yī)藥大學實驗針灸學研究中心,天津 300193)

針刺作用于機體時,最迅速、直接的反應就是對神經系統(tǒng)的影響,表現為神經動作電位的發(fā)放。從神經電信號角度研究針刺的作用原理、規(guī)律一直是研究者們所關注的方向。該文對近年基于神經電信號的針刺作用研究做一綜述,以供相關研究領域的學者參考。

針刺;神經系統(tǒng);電信號;綜述

針刺作用于機體時,最迅速、直接的反應就是對神經系統(tǒng)的影響,表現為神經電信號(動作電位)的發(fā)放。它的產生,其一是針刺作用于穴位后,針刺的物理刺激直接激活外周神經末梢或各種針感感受器(如游離神經末梢、肌梭、環(huán)層小體等)而形成發(fā)生器電位產生神經傳入沖動;其二是針刺產生的某些化學物質,通過直接和間接作用,激活不同的受體,使感受器去極化而產生傳入沖動。針刺可迅速地通過神經反射過程發(fā)揮效應,與針刺的即時效應相關。從神經電信號角度研究針刺的作用原理、規(guī)律也一直是研究者們所關注的方向。

基于神經電信號的針刺研究,最初是隨著針刺鎮(zhèn)痛和針刺麻醉的機理研究而開展的。1965年,我國著名神經生理學家張香桐教授提出了“針刺鎮(zhèn)痛是來自穴位和來自痛源部位兩種不同傳入沖動在腦內相互作用的結果”的假說,其假說得到了大量實驗的證實,隨后許多學者從神經生理學和神經化學角度都開展了研究,得到了許多有意義的結果。有關針刺后引起神經傳導途徑電信號變化的研究(包括針刺電信號的外周與中樞傳導途徑、針刺電信號的傳入神經纖維類別等問題)也都得到了深入探討。近年來,基于神經電信號的針刺作用研究主要是圍繞針刺作用機理、針刺手法作用規(guī)律、經穴特異性等問題開展進行的,筆者現對基于神經電信號的針刺作用研究進行綜述。

1 基于外周神經電信號的針刺作用研究

從外周神經電信號角度主要開展了針刺信息的神經傳導通路研究、針刺手法作用特點及經穴特異性的相關研究。李為民等[1]觀察手針刺激大鼠后肢后三里、三陰交以及腹部天樞穴誘發(fā)坐骨神經分支的放電變化。研究表明,手針刺激后三里穴可誘發(fā)明顯的神經束放電,刺激三陰交、天樞穴則無神經放電現象。應用利多卡因封閉后三里穴后再行手針刺激,誘發(fā)放電消失,表明手針刺激后三里穴可誘發(fā)支配穴位的坐骨神經分支特異性神經放電,提示針刺后三里穴信息可沿該分支傳入脊髓。此外,他還觀察不同針刺手法刺激后三里穴時,對坐骨神經神經放電的影響[2]。結果顯示,捻轉提插手針后三里,其神經束放電峰電位數增加最明顯,應用提插捻轉法刺激后三里穴引起明顯的神經束放電時有相應右頸動脈血壓的下降[3]。韓春曉等[4-5]觀察了4種不同針刺手法(捻轉補瀉法和提插補瀉法)刺激大鼠足三里引起的脊髓背根神經細束的放電變化,采用現代時間序列分析方法對其進行特征提取,結合小波理論與信息論建立小波能量熵方法,得到不同針刺手法的能量分布,并有效地區(qū)分了4種針刺手法。

2 基于中樞神經電信號的針刺作用研究

2.1 基于脊髓背角神經元放電的研究

脊髓背角神經元接受后根的各種感覺纖維,包括軀體感覺和部分內臟感覺。研究者們多從此環(huán)節(jié)來研究針刺信息與內臟傷害性刺激的交互作用,以探討針刺調節(jié)內臟功能的機理。榮培晶等[6]在探討針灸緩解內臟痛的機制中,以直結腸擴張作為內臟的傷害性刺激,觀察電針雙側足三里穴(與直結腸同神經節(jié)段支配)對L1-3節(jié)段脊髓背角廣動力型神經元(wide- dynamic-range,WDR))電活動的情況。結果表明,內臟傷害性傳入信息能明顯激活脊髓背角會聚神經元,來自感受野穴位的刺激能使直結腸擴張引起的WDR神經元的放電活動增強;而對側體表機械刺激和足三里穴位手針刺激則可抑制這種神經元的放電活動。急性脊髓化實驗,針刺對側足三里穴抑制直結腸擴張反應的效應完全消失。提示針刺和內臟傷害性傳入信號在脊髓水平發(fā)生會聚和相互作用,針刺穴位能抑制內臟傷害性傳入所激活的背角神經元反應,且這種作用需要脊髓上中樞參與。周濤等[7]觀察運用提插補法、提插瀉法針刺大鼠足三里穴區(qū)時,支配該區(qū)域脊髓背角WDR神經元誘發(fā)放電的變化情況。結果表明,運用提插補法刺激時,脊髓背角WDR神經元平均峰電位數高于運用提插瀉法刺激時的平均峰電位數,兩者比較差異顯著,初步揭示不同針刺手法引起的神經電信號規(guī)律。

2.2 基于孤束核放電的研究

孤束核是一般內臟感覺神經纖維和味覺纖維終止核。內臟各種感覺(包括傷害性刺激)會經迷走神經傳入此核團,研究者們多從孤束核水平探討針刺調節(jié)胃腑的機理,以及開展穴位特異性和針刺手法作用的相關研究。陳淑莉等[8]觀察到電針合谷、四白和胃擴張的刺激可興奮或抑制同一孤束核神經元的電活動,表明合谷穴和四白穴區(qū)的傳入信息可匯聚到同一孤束核神經元上,提示孤束核很可能是合谷穴與口面部聯系的中樞機制之一。何軍鋒等[9]、常小榮等[10-11]也觀察了胃擴張和針刺大鼠四白傳入信息對孤束核神經元放電整合的影響,并選擇同名經的地倉和內庭、手太陽小腸經的顴髎、非經非穴四白旁開點為對照,結果顯示胃擴張引起的神經元放電對針刺四白、地倉、內庭、顴髎、四白旁開點都有不同程度的反應,與非經非穴點以及手太陽小腸經穴比較,孤束核中胃擴張相關的神經元與足陽明胃經關系更密切,并且遠近腧穴的信息傳入在孤束核中也存在一定差異,提示腧穴和經脈均有一定的特異性。李江山等[12]觀察到針刺內關、足三里穴組,孤束核內興奮性神經元不論從出現率還是頻率變化率來看,都顯著高于針刺偏歷、合陽穴組,提示孤束核是針刺內關、足三里穴共同調節(jié)心胃功能的整合中樞之一,且經穴具有相對特異性。王述菊等[13]在探討孤束核參與針刺足三里對胃運動障礙大鼠胃內壓影響的實驗中觀察到,針刺足三里能有效激活孤束核神經元放電,并且對胃功能的調節(jié)作用是以促進胃運動為主。此外還觀察到針刺內關、中脘、氣海均能有效激活注射了阿托品引起胃運動抑制模型大鼠的孤束核神經元放電,提示針刺這些穴位對胃運動的調節(jié)作用可能是通過激活延髓內與內臟傳入信息相關的中樞核團神經元實現的[14]。梅志剛等[15]在探討耳針降糖作用的中樞機制中發(fā)現,孤束核中存在葡萄糖敏感和胰島素敏感神經元,電針耳甲能抑制孤束核內葡萄糖敏感神經元,激活胰島素敏感神經元,提示耳針的降糖效應可能與調節(jié)孤束核中神經元放電活動有關。

2.3 基于背側網狀亞核放電的研究

延髓背側網狀亞核(sub-nucleus reticularis dorsalis,SRD)在傷害性信息的傳遞方面起重要作用,SRD神經元的這種性質與三叉神經核尾側部核團、脊髓背角神經元和一些外周感受器的反應性質類似。冀來喜等[16]開展了內關、中脘、足三里穴的針刺信號在背側網狀亞核傳導與整合研究,以相同針刺手法刺激這3個穴位,觀察SRD神經元的反應,結果發(fā)現刺激這3個穴位均能顯著增加SRD神經元的放電頻率。

3 基于自主神經電信號的針刺作用研究

自主神經系統(tǒng)是神經系統(tǒng)的重要組成部分,其神經纖維主要分布在內臟、心血管和腺體,包括內臟運動(傳出)纖維和內臟感覺(傳入)纖維。研究者在探討針刺對心、胃功能的調節(jié)機理,并從自主神經角度對穴位特異性及針刺手法作用規(guī)律開展了一定的研究工作。段妍君等[17]觀察電針內關穴對室性期前收縮模型大鼠心電圖、心交感神經和迷走神經放電活動的影響。造模后心電圖出現典型室性期前收縮,心率減慢,迷走神經放電活動減少,交感神經放電活動增加。電針治療后心電圖顯示室性期前收縮消失,心率恢復,迷走神經放電增加,交感神經放電減少。提示電針內關對自主神經放電活動的影響可能是其發(fā)揮抗室性期前收縮效應的途徑之一。王欣等[18]觀察針刺心經經脈對急性心肌缺血家兔心功能和交感神經心中支放電的影響,并與針刺肺經穴位進行對照。結果表明,針刺心經穴組“神門-通里”組交感神經心中支放電活動和心肌缺血的改善作用顯著高于肺經穴“太淵-列缺”組,體現了針刺穴位的特異性。王麗、支建梅等[19-20]觀察捻轉補瀉手法對應激性高血壓大鼠頸交感神經放電的影響,以探討捻轉補瀉手法與補瀉效應的關系。研究表明,在施行捻轉補法即刻,交感神經放電頻率增加,大鼠血壓升高;在施行捻轉瀉法時,交感神經放電頻率減少,大鼠血壓降低。從神經系統(tǒng)角度說明補瀉手法具有補瀉效性。

在迷走神經研究方面,葉小豐等[21]觀察電針大鼠雙側足三里穴對頸迷走神經放電的影響,取對照組(無電針干預)和電針非經非穴組進行對照,同時觀察迷走傳出和傳入纖維的放電情況。結果顯示,電針足三里穴迷走神經傳出纖維放電頻率明顯增加,電針非經非穴組,各觀察參數僅有小幅度增加,各組傳入纖維放電均無明顯改變。研究表明電針足三里穴能夠增加迷走神經的傳出電活性,但并不影響迷走神經傳入纖維的放電情況,推測電針足三里穴激活迷走中樞和增加迷走傳出活性的作用可能不是通過迷走神經本身傳入的。

4 討論

目前,基于神經電信號角度的針刺作用研究證明了針刺引起的神經電信號傳導在針刺起效中發(fā)揮了重要作用,揭示針刺電信號傳導的部分規(guī)律,針刺調節(jié)內臟功能的部分機理;也從神經系統(tǒng)角度探討有關穴位特異性、針刺手法作用規(guī)律等問題[22-29]。對于神經電信號數據的分析方法主要是對放電頻率或幅值進行比較,即對不同干預或不同狀態(tài)下目標核團或神經纖維電信號的頻率與幅值的變化做統(tǒng)計學分析,但是這種方法對于信息的提取量相對較少。神經系統(tǒng)是以離散的動作電位放電序列進行信息的表達和傳遞,就單根神經纖維而言,由于神經纖維上傳遞的放電序列中每個脈沖是相同的,因此信息是編碼在放電序列的時間模式和頻率模式中。隨著生物電工學的發(fā)展,生物信號的現代分析方法已越來越多,如譜分析法、人工神經網絡法(小波神經網絡、混沌神經網絡等)、時間序列分析法等。近年來,這些方法也開始逐步應用到對針刺引起的神經電信號變化的分析中來[30],以更好地探討和分析針刺引起神經電信號變化的內在規(guī)律和特征。此外,針刺引起的神經電信號傳導是在神經系統(tǒng)內的一個整體聯動過程,如能將不同環(huán)節(jié)、水平的電信號做整合研究,將有助于揭示針刺電信號的起承轉合過程,對針刺作用的神經機制也將有更全面的闡釋。

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Advances in Electroneurographic Signal-based Studies of Acupuncture Action

-,,.

,300193,

When acupuncture acts on the body, the quickest and direct reaction is the effect on the nervous system, which is manifested in the production of nerve action potentials. The study of mechanisms of and regularities in acupuncture action is always the direction with which the researchers are concerned. This article reviews electroneurographic signal-based studies of acupuncture action in recent years for scholars in relevant research fields to refer to them.

Acupuncture; Nervous system; Electrical signal; Review

R245

A

10.3969/j.issn.1005-0957.2013.11.961

1005-0957(2013)11-0961-03

國家自然科學基金項目(81001551,81102639)

劉陽陽(1983 - ),女,實驗師,博士

郭義(1965 - ),男,教授,E-mail:guoyi_168@163.com

2013-07-03