“進(jìn)入21世紀(jì)，隨著腦科學(xué)研究不斷取得新突破，人工智能、醫(yī)學(xué)影像、微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)等生物醫(yī)學(xué)及科技的加速創(chuàng)新，神經(jīng)系統(tǒng)疾病防治手段不斷提升，神經(jīng)外科學(xué)需要從單學(xué)科邁向多學(xué)科、跨領(lǐng)域的交叉融合和協(xié)同發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)外科不僅為難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾患提供了更安全可靠的診療方法，同時(shí)也為神經(jīng)外科學(xué)開辟一條腦科學(xué)研究臨床轉(zhuǎn)化之路。”前不久，中國科學(xué)院院士趙繼宗在《空軍軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)文指出，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)外科將成為腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究的紐帶。
所謂的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)外科是以腦網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦詾榛A(chǔ)，以多模態(tài)智能神經(jīng)功能影像和微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)為手段，在診治神經(jīng)系統(tǒng)疾患過程中，使患者腦功能網(wǎng)絡(luò)得到保護(hù)或重塑，藉此提高難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾患診治水平。
那么，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)外科發(fā)展興起的基礎(chǔ)是什么？未來還將朝著哪些方向縱深發(fā)展？
? ?神經(jīng)外科的三個(gè)時(shí)期
趙繼宗表示，縱觀百年神經(jīng)外科發(fā)展史，腦解剖與腦功能、醫(yī)學(xué)影像、醫(yī)療器械三個(gè)維度是推進(jìn)神經(jīng)外科學(xué)不斷前進(jìn)的原動(dòng)力，也基于此神經(jīng)外科經(jīng)歷了經(jīng)典神經(jīng)外科時(shí)期、顯微神經(jīng)外科時(shí)期和微創(chuàng)神經(jīng)外科時(shí)期。
20世紀(jì)初至20世紀(jì)50年代為經(jīng)典神經(jīng)外科時(shí)期，腦解剖和腦功能研究成果為神經(jīng)外科奠定了理論基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期發(fā)明的“腦室空氣造影術(shù)”、腦血管造影術(shù)為診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)揮了重要作用。特別是腦血管造影術(shù)逐漸演進(jìn)為如今的數(shù)字減影血管造影（DSA）。
20世紀(jì)60至70年代為顯微神經(jīng)外科時(shí)期。1972年，美國神經(jīng)外科醫(yī)師羅頓在佛羅里達(dá)大學(xué)建立了顯微神經(jīng)解剖實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)建了顯微神經(jīng)外科解剖學(xué)為顯微神經(jīng)外科奠定了基礎(chǔ)。特別是CT、MRI、DSA等神經(jīng)影像設(shè)備的應(yīng)用，提高了神經(jīng)科疾病診斷的水平，以手術(shù)顯微鏡為核心的一系列顯微手術(shù)器械（材）研制成功，將經(jīng)典神經(jīng)外科“腦葉手術(shù)”向病灶性手術(shù)推進(jìn)，減少了對(duì)腦組織的牽拉。
20世紀(jì)80年代進(jìn)入微創(chuàng)神經(jīng)外科時(shí)期。隨著20世紀(jì)后期PET、fMRI、MEG等技術(shù)在臨床的應(yīng)用，其不僅能直接顯現(xiàn)患者肢體運(yùn)動(dòng)和語言等重要腦功能定位圖像，還為避免手術(shù)中損害神經(jīng)功能提供了可靠的影像學(xué)保障。一批新型手術(shù)設(shè)備器械，如術(shù)中磁共振、神經(jīng)導(dǎo)航、神經(jīng)內(nèi)鏡等有力地支撐微創(chuàng)神經(jīng)外科手術(shù)。
“微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)理念是在診斷和治療神經(jīng)外科疾患時(shí)，以最小創(chuàng)傷的操作，最大限度保護(hù)腦神經(jīng)功能，盡量減少醫(yī)源性損傷和手術(shù)后并發(fā)癥?！壁w繼宗在接受《醫(yī)學(xué)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說。
? ?為網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)外科學(xué)奠定基礎(chǔ)
進(jìn)入21世紀(jì)后，科學(xué)家在神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)與可塑性、神經(jīng)細(xì)胞類型與功能、復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、 感覺信息處理機(jī)制、記憶與決策、 神經(jīng)編碼與計(jì)算、精神疾病的神經(jīng)機(jī)制等諸多方面實(shí)現(xiàn)了重要突破。
比如，2012年，中國科學(xué)院啟動(dòng)了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“腦功能聯(lián)結(jié)圖譜計(jì)劃”，目標(biāo)是對(duì)特定腦功能的神經(jīng)聯(lián)結(jié)通路和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的解析及模擬。
2016年，中國科學(xué)院自動(dòng)化所蔣田仔教授團(tuán)隊(duì)成功繪制出全新的人類腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜。該圖譜包括246個(gè)精細(xì)腦區(qū)亞區(qū)以及腦區(qū)亞區(qū)間的多模態(tài)連接模式，引入了腦結(jié)構(gòu)和功能連接信息，建立了宏觀尺度上的活體全腦聯(lián)結(jié)圖譜。
隨后，2023年《科學(xué)》《科學(xué)進(jìn)展》和《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志的21篇論文公布并闡釋了迄今最全的人類大腦細(xì)胞圖譜，有助于深入理解人類大腦的獨(dú)特之處，并推進(jìn)腦部疾病和認(rèn)知能力等研究。
“可以說，21世紀(jì)腦科學(xué)研究成果成就了網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)外科學(xué)?！壁w繼宗說。
而認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、分子神經(jīng)生物學(xué)和腦功能成像技術(shù)快速發(fā)展，使科學(xué)家在大腦感覺、知覺、記憶和語言等認(rèn)知研究方面取得的成果助力神經(jīng)外科臨床繼續(xù)前行。
趙繼宗表示，多模態(tài)神經(jīng)影像提取活體人腦的全腦結(jié)構(gòu)與功能連接模式，揭示腦網(wǎng)絡(luò)組織形式及其拓?fù)鋵傩?，用于神?jīng)精神疾病的研究與臨床應(yīng)用實(shí)踐。非侵入性M／EFG－fMRI融合分析技術(shù)，顯示腦結(jié)構(gòu)成像與其功能性網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，形成一門新科學(xué)領(lǐng)域———神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
此外，以DSA或MRI為主體的復(fù)合手術(shù)室使術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后的檢查和手術(shù)相融。手術(shù)中實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)定位神經(jīng)和病灶成像，進(jìn)而精準(zhǔn)全切病灶，最大程度地保護(hù)腦功能。而術(shù)中喚醒麻醉則實(shí)現(xiàn)了在避免損傷關(guān)鍵功能結(jié)構(gòu)的前提下，最大程度地切除病灶。
? ?從理論走向臨床實(shí)踐
“神經(jīng)網(wǎng)路是腦高級(jí)功能的關(guān)鍵點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)組織從根本上影響各類腦部疾病。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析不僅可以描繪腦神經(jīng)連接基本方式，更重要的是可以直觀模擬腦病變及其對(duì)神經(jīng)可塑性造成的影響，準(zhǔn)確預(yù)測手術(shù)導(dǎo)致的腦功能損傷和術(shù)后患者神經(jīng)功能可塑性。這將有助于醫(yī)師更好地計(jì)劃手術(shù)，決定切除腦病灶方案和預(yù)判術(shù)后神經(jīng)功能障礙恢復(fù)的程度。”趙繼宗表示，腦網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、供血區(qū)域的保護(hù)將有助于患者的遠(yuǎn)期預(yù)后，減少遠(yuǎn)期神經(jīng)功能障礙的發(fā)生。
據(jù)了解，人腦功能網(wǎng)絡(luò)中連接數(shù)較多的節(jié)點(diǎn)被稱為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。手術(shù)中保護(hù)語言、視覺、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)等區(qū)域的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)外科手術(shù)具有重要作用；同時(shí)，基于人腦血流供應(yīng)和腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能連接密切相關(guān)的研究成果，趙繼宗建議，積極完善患者術(shù)前的血管、腦網(wǎng)絡(luò)等的綜合性評(píng)估。
趙繼宗認(rèn)為，意識(shí)和認(rèn)知的產(chǎn)生與調(diào)控發(fā)生在神經(jīng)環(huán)路水平，腦皮質(zhì)在意識(shí)和認(rèn)知功能中起核心作用。他建議，開發(fā)基于調(diào)控機(jī)制和理論的自適應(yīng)閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控方法，形成意識(shí)障礙喚醒臨床規(guī)范，為解析“腦認(rèn)知原理和意識(shí)的神經(jīng)機(jī)制”提供新思路。
同時(shí)，鑒于DBS可直接測量病理性腦活動(dòng)，對(duì)大腦特定區(qū)域或遠(yuǎn)隔部位的神經(jīng)元或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供可調(diào)節(jié)刺激，應(yīng)積極開展治療與腦電功能異常相關(guān)的神經(jīng)和精神性疾病。
針對(duì)于日益增長的腦腫瘤，趙繼宗表示，其不僅在腫瘤周圍的限制區(qū)域干擾腦的功能和有效連接， 而且手術(shù)治療本身也可能引起大范圍功能連接的改變?！斑@意味著腦腫瘤外科不是一種局部手術(shù)，而是一種腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)手術(shù)”。
最后，談到在越來越多場景中應(yīng)用的腦機(jī)接口（BCI）技術(shù)時(shí)，趙繼宗認(rèn)為，BCI是在大腦與外部環(huán)境之間建立一種全新的交流與控制通道，從而實(shí)現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交互。它可以改善偏（截）癱患者與外界交流或控制外部環(huán)境的能力，輔助因腦卒中、腦損傷、顱腦手術(shù)后造成的意識(shí)障礙、偏癱、失聰、失語以及神經(jīng)退行性疾病等患者恢復(fù)腦功能，必將為康復(fù)醫(yī)學(xué)開辟一條新路。
京公網(wǎng)安備110402500047號(hào) 網(wǎng)站標(biāo)識(shí)碼bm48000022