基于神经电信号的针刺作用研究进展

刘阳阳,王超,郭义



基于神经电信号的针刺作用研究进展

刘阳阳,王超,郭义

(天津中医药大学实验针灸学研究中心,天津 300193)

针刺作用于机体时,最迅速、直接的反应就是对神经系统的影响,表现为神经动作电位的发放。从神经电信号角度研究针刺的作用原理、规律一直是研究者们所关注的方向。该文对近年基于神经电信号的针刺作用研究做一综述,以供相关研究领域的学者参考。

针刺;神经系统;电信号;综述

针刺作用于机体时,最迅速、直接的反应就是对神经系统的影响,表现为神经电信号(动作电位)的发放。它的产生,其一是针刺作用于穴位后,针刺的物理刺激直接激活外周神经末梢或各种针感感受器(如游离神经末梢、肌梭、环层小体等)而形成发生器电位产生神经传入冲动;其二是针刺产生的某些化学物质,通过直接和间接作用,激活不同的受体,使感受器去极化而产生传入冲动。针刺可迅速地通过神经反射过程发挥效应,与针刺的即时效应相关。从神经电信号角度研究针刺的作用原理、规律也一直是研究者们所关注的方向。

基于神经电信号的针刺研究,最初是随着针刺镇痛和针刺麻醉的机理研究而开展的。1965年,我国著名神经生理学家张香桐教授提出了“针刺镇痛是来自穴位和来自痛源部位两种不同传入冲动在脑内相互作用的结果”的假说,其假说得到了大量实验的证实,随后许多学者从神经生理学和神经化学角度都开展了研究,得到了许多有意义的结果。有关针刺后引起神经传导途径电信号变化的研究(包括针刺电信号的外周与中枢传导途径、针刺电信号的传入神经纤维类别等问题)也都得到了深入探讨。近年来,基于神经电信号的针刺作用研究主要是围绕针刺作用机理、针刺手法作用规律、经穴特异性等问题开展进行的,笔者现对基于神经电信号的针刺作用研究进行综述。

1 基于外周神经电信号的针刺作用研究

从外周神经电信号角度主要开展了针刺信息的神经传导通路研究、针刺手法作用特点及经穴特异性的相关研究。李为民等[1]观察手针刺激大鼠后肢后三里、三阴交以及腹部天枢穴诱发坐骨神经分支的放电变化。研究表明,手针刺激后三里穴可诱发明显的神经束放电,刺激三阴交、天枢穴则无神经放电现象。应用利多卡因封闭后三里穴后再行手针刺激,诱发放电消失,表明手针刺激后三里穴可诱发支配穴位的坐骨神经分支特异性神经放电,提示针刺后三里穴信息可沿该分支传入脊髓。此外,他还观察不同针刺手法刺激后三里穴时,对坐骨神经神经放电的影响[2]。结果显示,捻转提插手针后三里,其神经束放电峰电位数增加最明显,应用提插捻转法刺激后三里穴引起明显的神经束放电时有相应右颈动脉血压的下降[3]。韩春晓等[4-5]观察了4种不同针刺手法(捻转补泻法和提插补泻法)刺激大鼠足三里引起的脊髓背根神经细束的放电变化,采用现代时间序列分析方法对其进行特征提取,结合小波理论与信息论建立小波能量熵方法,得到不同针刺手法的能量分布,并有效地区分了4种针刺手法。

2 基于中枢神经电信号的针刺作用研究

2.1 基于脊髓背角神经元放电的研究

脊髓背角神经元接受后根的各种感觉纤维,包括躯体感觉和部分内脏感觉。研究者们多从此环节来研究针刺信息与内脏伤害性刺激的交互作用,以探讨针刺调节内脏功能的机理。荣培晶等[6]在探讨针灸缓解内脏痛的机制中,以直结肠扩张作为内脏的伤害性刺激,观察电针双侧足三里穴(与直结肠同神经节段支配)对L1-3节段脊髓背角广动力型神经元(wide- dynamic-range,WDR))电活动的情况。结果表明,内脏伤害性传入信息能明显激活脊髓背角会聚神经元,来自感受野穴位的刺激能使直结肠扩张引起的WDR神经元的放电活动增强;而对侧体表机械刺激和足三里穴位手针刺激则可抑制这种神经元的放电活动。急性脊髓化实验,针刺对侧足三里穴抑制直结肠扩张反应的效应完全消失。提示针刺和内脏伤害性传入信号在脊髓水平发生会聚和相互作用,针刺穴位能抑制内脏伤害性传入所激活的背角神经元反应,且这种作用需要脊髓上中枢参与。周涛等[7]观察运用提插补法、提插泻法针刺大鼠足三里穴区时,支配该区域脊髓背角WDR神经元诱发放电的变化情况。结果表明,运用提插补法刺激时,脊髓背角WDR神经元平均峰电位数高于运用提插泻法刺激时的平均峰电位数,两者比较差异显著,初步揭示不同针刺手法引起的神经电信号规律。

2.2 基于孤束核放电的研究

孤束核是一般内脏感觉神经纤维和味觉纤维终止核。内脏各种感觉(包括伤害性刺激)会经迷走神经传入此核团,研究者们多从孤束核水平探讨针刺调节胃腑的机理,以及开展穴位特异性和针刺手法作用的相关研究。陈淑莉等[8]观察到电针合谷、四白和胃扩张的刺激可兴奋或抑制同一孤束核神经元的电活动,表明合谷穴和四白穴区的传入信息可汇聚到同一孤束核神经元上,提示孤束核很可能是合谷穴与口面部联系的中枢机制之一。何军锋等[9]、常小荣等[10-11]也观察了胃扩张和针刺大鼠四白传入信息对孤束核神经元放电整合的影响,并选择同名经的地仓和内庭、手太阳小肠经的颧髎、非经非穴四白旁开点为对照,结果显示胃扩张引起的神经元放电对针刺四白、地仓、内庭、颧髎、四白旁开点都有不同程度的反应,与非经非穴点以及手太阳小肠经穴比较,孤束核中胃扩张相关的神经元与足阳明胃经关系更密切,并且远近腧穴的信息传入在孤束核中也存在一定差异,提示腧穴和经脉均有一定的特异性。李江山等[12]观察到针刺内关、足三里穴组,孤束核内兴奋性神经元不论从出现率还是频率变化率来看,都显著高于针刺偏历、合阳穴组,提示孤束核是针刺内关、足三里穴共同调节心胃功能的整合中枢之一,且经穴具有相对特异性。王述菊等[13]在探讨孤束核参与针刺足三里对胃运动障碍大鼠胃内压影响的实验中观察到,针刺足三里能有效激活孤束核神经元放电,并且对胃功能的调节作用是以促进胃运动为主。此外还观察到针刺内关、中脘、气海均能有效激活注射了阿托品引起胃运动抑制模型大鼠的孤束核神经元放电,提示针刺这些穴位对胃运动的调节作用可能是通过激活延髓内与内脏传入信息相关的中枢核团神经元实现的[14]。梅志刚等[15]在探讨耳针降糖作用的中枢机制中发现,孤束核中存在葡萄糖敏感和胰岛素敏感神经元,电针耳甲能抑制孤束核内葡萄糖敏感神经元,激活胰岛素敏感神经元,提示耳针的降糖效应可能与调节孤束核中神经元放电活动有关。

2.3 基于背侧网状亚核放电的研究

延髓背侧网状亚核(sub-nucleus reticularis dorsalis,SRD)在伤害性信息的传递方面起重要作用,SRD神经元的这种性质与三叉神经核尾侧部核团、脊髓背角神经元和一些外周感受器的反应性质类似。冀来喜等[16]开展了内关、中脘、足三里穴的针刺信号在背侧网状亚核传导与整合研究,以相同针刺手法刺激这3个穴位,观察SRD神经元的反应,结果发现刺激这3个穴位均能显著增加SRD神经元的放电频率。

3 基于自主神经电信号的针刺作用研究

自主神经系统是神经系统的重要组成部分,其神经纤维主要分布在内脏、心血管和腺体,包括内脏运动(传出)纤维和内脏感觉(传入)纤维。研究者在探讨针刺对心、胃功能的调节机理,并从自主神经角度对穴位特异性及针刺手法作用规律开展了一定的研究工作。段妍君等[17]观察电针内关穴对室性期前收缩模型大鼠心电图、心交感神经和迷走神经放电活动的影响。造模后心电图出现典型室性期前收缩,心率减慢,迷走神经放电活动减少,交感神经放电活动增加。电针治疗后心电图显示室性期前收缩消失,心率恢复,迷走神经放电增加,交感神经放电减少。提示电针内关对自主神经放电活动的影响可能是其发挥抗室性期前收缩效应的途径之一。王欣等[18]观察针刺心经经脉对急性心肌缺血家兔心功能和交感神经心中支放电的影响,并与针刺肺经穴位进行对照。结果表明,针刺心经穴组“神门-通里”组交感神经心中支放电活动和心肌缺血的改善作用显著高于肺经穴“太渊-列缺”组,体现了针刺穴位的特异性。王丽、支建梅等[19-20]观察捻转补泻手法对应激性高血压大鼠颈交感神经放电的影响,以探讨捻转补泻手法与补泻效应的关系。研究表明,在施行捻转补法即刻,交感神经放电频率增加,大鼠血压升高;在施行捻转泻法时,交感神经放电频率减少,大鼠血压降低。从神经系统角度说明补泻手法具有补泻效性。

在迷走神经研究方面,叶小丰等[21]观察电针大鼠双侧足三里穴对颈迷走神经放电的影响,取对照组(无电针干预)和电针非经非穴组进行对照,同时观察迷走传出和传入纤维的放电情况。结果显示,电针足三里穴迷走神经传出纤维放电频率明显增加,电针非经非穴组,各观察参数仅有小幅度增加,各组传入纤维放电均无明显改变。研究表明电针足三里穴能够增加迷走神经的传出电活性,但并不影响迷走神经传入纤维的放电情况,推测电针足三里穴激活迷走中枢和增加迷走传出活性的作用可能不是通过迷走神经本身传入的。

4 讨论

目前,基于神经电信号角度的针刺作用研究证明了针刺引起的神经电信号传导在针刺起效中发挥了重要作用,揭示针刺电信号传导的部分规律,针刺调节内脏功能的部分机理;也从神经系统角度探讨有关穴位特异性、针刺手法作用规律等问题[22-29]。对于神经电信号数据的分析方法主要是对放电频率或幅值进行比较,即对不同干预或不同状态下目标核团或神经纤维电信号的频率与幅值的变化做统计学分析,但是这种方法对于信息的提取量相对较少。神经系统是以离散的动作电位放电序列进行信息的表达和传递,就单根神经纤维而言,由于神经纤维上传递的放电序列中每个脉冲是相同的,因此信息是编码在放电序列的时间模式和频率模式中。随着生物电工学的发展,生物信号的现代分析方法已越来越多,如谱分析法、人工神经网络法(小波神经网络、混沌神经网络等)、时间序列分析法等。近年来,这些方法也开始逐步应用到对针刺引起的神经电信号变化的分析中来[30],以更好地探讨和分析针刺引起神经电信号变化的内在规律和特征。此外,针刺引起的神经电信号传导是在神经系统内的一个整体联动过程,如能将不同环节、水平的电信号做整合研究,将有助于揭示针刺电信号的起承转合过程,对针刺作用的神经机制也将有更全面的阐释。

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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

国家自然科学基金项目(81001551,81102639)

刘阳阳(1983 - ),女,实验师,博士

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

2013-07-03