目的:制备小鼠C5脊髓背侧及背外侧束钳夹损伤模型,评价损伤后动物的行为学和组织学表现.方法:采用C57/BL成年小鼠为实验对象,将16只动物随机分为损伤组和对照组,每组8只.动物麻醉后,切开背侧颈部皮肤,显露并切除小鼠C5椎板,损伤组采用自制改良FST DUMONT 5号手术钳分别钳夹背侧皮质脊髓束(dCST)和脊髓背外侧束两次;对照组仅切除椎板不做脊髓钳夹损伤.分别在术前和术后3d、2周、4周、6周、8周时采用圆筒实验、水平楼梯实验和食物抓取实验评价动物的行为学表现;术后8周时采用BDA顺行示踪观察皮质脊髓束(CST)和红核脊髓束(RST)在损伤后的情况.结果:钳夹损伤后,小鼠后肢步行功能正常但肢体的精细活动能力受到明显影响.在圆筒实验中,损伤组小鼠伤侧前肢的使用频率下降,前肢梳洗动作幅度受限,伤后各时间点与对照组相比差异均有统计学意义(P＜0.05);在水平楼梯实验中,损伤组小鼠对横梁的抓握精确性降低,伤后各时间点与对照组相比差异有统计学意义(P＜0.05);在食物抓取实验中,损伤组小鼠的食物抓取能力也出现了明显受限,伤后各时间点与对照组相比差异有统计学意义(P＜0.05).以上行为学结果在伤后3d达高峰,2周后逐渐恢复,但直至8周仍不达正常水平.术后8周顺行示踪结果显示对照组小鼠CST和RST均显露清晰,纤维束呈纵行排列;损伤组小鼠CST和RST在损伤处大量断裂、逆向崩解,且无再生迹象.结论:成年小鼠C5脊髓钳夹损伤模型能够方便观察动物随意运动的控制情况及评价轴突的再生状况,适合作为轴突再生的研究模型.

精确抓握是人类完成多种精细复杂操作的基础,其神经控制机制极其复杂.目前对于精确抓握力量调节时大脑的动力学变化机制尚不明确.探究不同力幅度下精确抓握控制的指力行为和脑电动力学特征.12名健康右利手受试者被要求在10％、20％和30％最大自主收缩力(MVC)等3个力量水平下进行精确抓握的力量控制,同时采集运动过程中拇指和食指的力信号、压力中心点(COP)轨迹以及脑电信号(EEG),并分别使用变异系数(CV)、COP速度和COP面积以及递归定量分析(RQA)进行量化评估.结果显示,拇指和食指的指尖力信号的CV与力量水平呈现线性正相关(拇指:r = 0.624,P＜0.001;食指:r=0.721,P＜0.001);拇指和食指在30％MVC力量水平的COP面积分别为(1.94±1.21)和(2.02±1.45)mm2,显著大于在10％MVC((1.01±0.81)、(0.89±1.02)mm2)和20％MVC((1.20±0.62)、(1.16±0.63)mm2,P＜0.05)时的COP面积.拇指在10％,20％和30％MVC下x和y轴的COP速度分别为(4.23±1.11)、(2.11±0.50)、(1.70±0.40)mm/s和(6.22±1.45)、(3.39±0.70)、(2.90±0.69)mm/s,呈现随着力量水平的增加而逐级下降的趋势(P＜0.01),而10％MVC下的食指x和y轴的COP速度((4.95±1.34)、(7.04±1.75)mm/s)显著高于20％MVC((2.78±0.53)、(3.79±0.63)mm/s)和30％MVC((2.95±0.94)、(3.54±0.82)mm/s,P＜0.05).随着力量水平的增加,EEG信号o频带的RQA参数显著下降(P<0.05).研究表明,随着力量水平的增加,力量波动性、EEG信号的复杂性增加,手指的调整速度和控制稳定性降低,EEG信号的a频带与精确抓握的运动控制密切相关.研究揭示精确抓握指力的指力控制与中枢神经系统的动力学行为有密切耦联,为深入研究中枢外周协同工作机制、定量评估神经肌肉系统功能提供新的路径.

抓握的精确力量控制是实现各种复杂精细手功能的关键.在人体进行精确抓握力量控制时,力量变化的速度、力量的上升与下降是否由不同的脑功能网络支配尚不得而知,其潜在的感知运动控制机制仍不清楚.探讨视觉-精确抓握力量跟踪任务下,握力的变化速度和握力上升及下降时脑网络的拓扑变化.研究中招募11名健康受试者,首先测量其抓握的最大自主收缩力(MVC),然后要求受试者使用右手大拇指和食指执行3种速度下的视觉-精确抓握力量跟踪任务(包括握力上升和下降状态),其中3种速度分别为1％ MVC/s(速度1)、2％ MVC/s(速度2)、3％ MVC/s(速度3),同时记录受试者全脑共32通道的脑电信号,随后使用网络拓扑的平均聚类系数C和特征路径长度￡参数,对基于相位延迟指数的脑电功能网络进行分析.结果 显示,C值在θ频带的速度1、速度2、速度3下,当握力上升时分别为(0.157±0.032)、(0.164±0.044)、(0.194±0.039),当握力下降时分别为(0.154±0.026)、(0.173±0.041)、(0.211±0.058),C值随着跟踪速度的增加而显著性地增加(P＜0.05).同样地,C值在ù频带存在类似的变化(P＜0.001).与C值变化不同的是,L值在θ频带的速度1、速度2、速度3下,当握力上升时分别为(4.644±0.400)、(4.150±0.325)、(3.909±0.497),当握力下降时分别为(4.606±0.346)、(4.040±0.471)、(3.716±0.498),L值随着跟踪速度的增加而显著性地减小(P＜0.001),并且L值在α、β、γ等3个频段存在与θ频带类似的变化.随着速度增加,中央沟和后顶叶局部激活加强.除了在跟踪速度2条件下β频带中L值的P=0.049之外,上升和下降状态之间没有显著差异.随着速度增加,脑功能网络的全局和局部信息传输效率得到增强,意味着在适应速度差异期间脑网络的连接模式发生改变.该项研究为探究不同力变化速度和上升下降状态下精确抓握的感知运动控制机制提供依据,为神经系统疾病后手功能的康复状态提供新的评估手段.