赵继宗院士：神经外科跨入新时代——网络神经外科学

2024-03-26 09:36:31来源：神经时讯阅读：214次

赵继宗 院士

国家神经系统疾病临床医学研究中心

首都医科大学附属北京天坛医院

百年神经外科经历了经典神经外科、显微神经外科和微创神经外科3个历史阶段，21世纪的神经外科跨入网络神经外科新时期。

脑网络（cerebral network）即大脑空间位置不同的皮质区域通过结构或功能联系整合起来形成的网络模式（2020年全国科学技术名词审定委员会公布）。

人类关注大脑功能的历史久远。早在1796年，德国解剖学家加尔（F.J.Gall，1785—1828）就提出颅相学（Phrenology）理论，将大脑皮层分区对应一个人的性格特征和行为举止。

进入21世纪，脑科学发展迅速。2016年，中国科学院自动化研究所蒋田仔团队成功绘制出全新的人类脑网络组图谱。该图谱包括246个精细脑区亚区，引入了脑结构和功能连接信息，建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱。2023年，《科学》《科学进展》和《科学-转化医学》杂志的21篇论文阐释了迄今最全的人类大脑细胞图谱，有助于深入理解人类大脑，并推进脑部疾病和认知能力的研究。

21世纪的脑科学研究成果成就了网络神经外科学的兴起。

网络神经外科（Network Neurosurgery）是以脑网络理论和方法为基础，运用脑功能成像和微创手术技术，在诊断和治疗神经系统疾病的同时，进一步保护和重塑脑功能。

网络神经外科采用多模态神经功能影像和微创手术技术等手段，在诊治神经系统疾患过程中，使患者脑功能网络得到保护或重塑，从而提高诊治水平。同时，网络神经外科也将成为脑科学转化研究的纽带。网络神经外科需要的技术支撑还包括唤醒麻醉、神经电生理、神经导航、脑深部电刺激。作为神经外科医师，必须清醒地认识到：网络神经外科需要多学科合作，离不开医工（理）结合。

目前，我国在网络神经外科方面逐步展开了以下临床实践。

1. 脑网络动静脉畸形（AVM）评分

天坛医院王硕教授、曹勇教授、焦玉明医师团队总结201例手术治疗AVM，发现弓状束的长纤维是影响语言功能的最重要功能束，提出脑网络AVM评分——HDVL，HDVL评分预测效果优于S-M分级，通过随访术后患者验证了AVM语言区重塑。

2. 在脑肿瘤手术中应用

江涛院士团队与昌平实验室刘河生教授通过静息态MRI为脑肿瘤患者绘制个体化脑网络，发现“瘤内功能区即脑肿瘤内具有脑功能活动的区域”，为脑胶质瘤外科治疗提供了新思路。

3. 探索脑深部电刺激（DBS）治疗阿尔茨海默病（AD）的机制

北京天坛医院张建国教授团队通过MR观察AD异常脑网络对DBS响应模式，探索DBS治疗AD的机制。DBS可直接测量病理性脑活动，对大脑特定区域或远隔部位的神经元或神经网络提供可调节刺激，治疗与脑电功能异常相关的神经和精神性疾病。

4. 意识和认知障碍机制研究

意识和认知的产生与调控发生在神经环路水平，脑皮质在意识和认知功能中起核心作用。北京天坛医院何江弘主任、杨艺团队开展意识和认知障碍机制研究，开发基于调控机制和理论的自适应闭环神经调控方法，形成意识障碍唤醒临床规范，为解析“脑认知原理和意识的神经机制”提供新思路。

5. 脑机接口临床试验研究

近年，脑机接口临床试验研究在我国逐步开展。脑机接口可以改善偏（截）瘫患者与外界交流或控制外部环境的能力，辅助解决因脑卒中、脑损伤、颅脑手术后造成的意识障碍、偏瘫、失语，为神经退行性疾病和精神疾病患者恢复脑功能开辟一条新的治疗途径。

（1）2023年和2024年首都医科大学宣武医院赵国光教授、北京天坛医院贾旺教授团队先后与清华大学洪波博士团队，通过植入式硬脑膜外电极脑机接口，使四肢截瘫的患者实现自主喝水等脑控功能。

（2）北京天坛医院王伊龙教授团队与哈尔滨工业大学（深圳）马婷教授团队合作，针对汉字方正结构特点，探索书写运动轨迹解码技术，开展隐蔽汉语言通讯脑机接口系统研究。

（3）北京天坛医院韩小弟主任医师团队和北京友谊医院孙建军主任开展脊髓损伤硬脊膜外电极刺激术，帮助手臂和腿部瘫痪的患者自然站立和行走，将进一步进行脑-脊髓接口临床试验。

进入21世纪，随着脑科学研究不断取得新突破，人工智能、医学影像、微创手术技术等生物医学及科技的加速创新，神经系统疾病防治手段不断提升，神经外科学需要从单学科迈向多学科、跨领域的交叉融合和协同发展。网络神经外科不仅为难治性神经系统疾患提供了更安全可靠的诊疗方法，同时也为神经外科学开辟了一条脑科学研究临床转化之路。

参考文献：

1. BASSETT D S, CULLEN K E, EICKHOFF S B, et al. Reflections on the past two decades of neuroscience[J]. Nat Rev Neurosci, 2020, 21(10): 524-534.

2. FAN L Z, LI H, ZHUO J J, et al. The human Brainnetome Atlas: a new brain atlas based on connectional architecture[J]. Cereb Cortex, 2016, 26(8): 3508-3526.

3. MAROSO M. A quest into the human brain[J]. Science, 2023, 382(6667): 166-167. DOI:10.1126/science.adl0913

4. RAHIMPOUR S, HAGLUND M M, FRIEDMAN A H, et al. History of awake mapping and speech and language localization: from modules to networks[J]. Neurosurg Focus, 2019, 47(3): E4.

5. GOLBY A J, LEUTHARDT E C, DUFFAU H, et al. Advances and future directions in brain mapping in neurosurgery[J]. Neurosurg Focus, 2020, 48(2): E1.

6. LORACH H, GALVEZ A, SPAGNOLO V, et al. Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface[J]. Nature, 2023, 618(7963): 126-133.

7. ZHAO J Z. Network neurosurgery[J]. Chin Neurosurg J, 2023,9(1): 134-137.

8. Jiao Y, et al. J Neurosurg. 2018, 128(2): 530-540.