电刺激人脑扣带回

扣带回皮层在以往难以用DES方法加以研究，因为它处在大脑的深部。最近有应用复合方法刺激人脑扣带皮层的报道。

已知前扣带皮层（anterior cingulate cortex，ACC）参与许多功能，比如情绪、疼痛和认知调控。虽然已经有了一些人类的及非人哺乳动物的研究，推进了我们对ACC功能的了解，但是对ACC活性的主观相关仍然大部分不清楚。此研究显示，把电荷发送到（电刺激）前中央扣带回皮层（anterior midcingulate cortex，aMCC）引起了自主性变化，引起了一种期望以及迫切的挑战，并耦合到确定性的态度来应对它。根据以播种为基础的（seed-based）成像方法所作静息状态神经连接分析，发现对两个病人的刺激位点都处于连接aMCC到额叶-脑岛、额叶极及某些皮层下脑区的广泛分布的神经网络之轴心部分。这个报告提供了令人信服的第一人称报道，叙述了电刺激脑网络的结果，而且提示了该网络可能参与心理病理的情况，其特征是削弱了个体承受持久心理或物理痛苦的能力［7］。

人生最大的挑战就是陷入困境。按照莎士比亚的说法，我们是在“困难的海洋中”，受到“难堪命运的弓和剑”猛烈的敲打。正是在这样的时刻，个体克服困难的意志得到了考验。面对挑战，某些人能够维持前进所必需的体力和心理资源，而另一些人对于持久的物理或心理疼痛，却呈现病理性的动机和神智力量的降低。了解介导这些属性（比如应对即将到来之挑战）的脑网络结构和生理学，将会创造一个诊断和治疗的新前沿方法，用来治疗诸如抑郁症、慢性疼痛等疾病。这些疾病的部分特征在于降低了动机，降低了忍受和忍耐［7］。

有两方面的证据提示，前扣带皮层以及一系列相互连接的脑区，可能是这些功能的关键神经网络。首先，对人和非人哺乳动物的研究提示，ACC（包括中部扣带回脑区）在几个方面都是必需的：发动行为变化，在酬报和动作之间进行关联，决定采取达到某个目标所必需的动作等。其次从解剖上看，ACC很好地适合了这种功能，例如有关非人灵长类传导束解剖学的追踪研究以及有关人体功能连接的研究，都提示在ACC和一些脑结构之间有强的解剖和功能连接，已经知道这些结构对于疼痛、愉快情绪和作出判断是重要的［7］。

人脑损伤研究显示，为了作出决定或加工情绪，ACC是重要的。但是这些研究中的解剖学准确性是有问题的，经常弄不清楚的是，这些病人的认知的、行为的缺损，多大程度上是由于ACC本身，而不是由于邻近脑区灰质和白质组织的损伤，后面这些损伤是经常会发生的。此外，要了解ACC活性的主观相关，从功能上来讲还有困难，因为ACC是一个隐藏着的、大脑内侧面的深部脑内结构［7］。

这里报道的多模式研究，提供了两个癫痫病人前中央扣带回皮层（aMCC）及相关功能神经网络的神经调制作用的详情以及第一人称介绍。所用的方法是，电刺激脑（DES）和手术前静息状态的fMRI记录相结合，给病人预先埋植颅内电极。研究者演示了动力定型非常明确的一套自主性认知和情绪变化，而且确定了一个共同的功能连接图谱，把aMCC刺激位点与分布的脑区网络连接起来，这个网络通常被称为情绪特点的网络，或者扣带回脑盖网络（图11-4、图11-5）［7］。

图11-4　刺激前中央扣带回皮层时颅内电极和脑电图活性的解剖学定位（彩图见图版此处）

对病人P1（a）、P2（b）的电刺激发生在两个邻近接触点之间，也即双极刺激。在磁共振成像以及脑电图记录中都看到，P1的1、2以及P2的1都明显地在灰质处。我们把实验结果归因于aMCC灰质及其白质的神经连接，还有其他脑区神经连接参与的DES。注意位点2和3之间的脑电图活性降低，比之位点1和2之间。DES靶向坐标的磁共振成像（magnetic resonance image，MNI）坐标如下。病人P1：电极1：2.00，26.00，26.00；电极2：8.00，26.00，26.00；病人P2：电极1：10.00，18.00，26.00；电极2：16.00，20.00，26.00。注意图像右侧对应于脑的右侧，1 s时间的EEG时间标示在图上。扣带回膝下部和后压部的刺激位点作为对照位点1或2（C1和C2，浅蓝实心圆圈）。除了扣带回的这些对照脑区以外，直接邻近aMCC的刺激位点也作为对照位点。这些对照位点的刺激并不引起类似的认知和情绪效应，如同刺激aMCC位点那样。（图引自［7］）

图11-5　鉴定人脑直接电刺激靶向位点正好是情绪显著网络一部分的功能连接分析（彩图见图版此处）

（a）和（b）显示功能连接网络，此网络通过播种（seeding）(1)一个小的感兴趣脑区（ROI）而获得，病人P1（a）和P2（b）的ROI中心分别为电极1和2。（a）和（b）的结果表达在每个受试病人自己的脑图片空间上；而（c）的ROI是在一个模型的标准MNI空间图片上面（P1病人用蓝色，P2病人用紫色）。图像的右侧对应于脑的右侧。把（a）和（b）神经网络与14个已经特征化的网络相比较，进行适合度（goodness-of-fit）分析，发现每个病人的网络最好地匹配到情绪显著的网络。（c）显示，P1和P2病人的电极位置覆盖于标准的情绪显著网络，此网络是从一群正常人对象所得到的。（图引自［7］）

研究提供了一个非常清晰的主观介绍，这是病人关联到刺激aMCC的内态感。两个病人都报告了动力定型的一套变化，那就是心率增加，发生胸部和颈部的物理性紧张，以及预见挑战的到来，这种挑战耦合于把它克服的强的动机。为了描述简单起见，研究者把这种动力定型的一套自主性、情绪性和认知性的复杂经验称为“坚持的意愿”（will to persevere）。但是研究者也注意到，这种由刺激aMCC所引起的经验性现象，可能比以前曾经预想的还要复杂得多［7］。

研究者发现，所得到的结果与当前对aMCC功能及功能异常的了解是相一致的。例如，人体神经成像研究显示，当预见到或知觉到恶性刺激的时候，aMCC的激活伴有自主性变化，有主观上强情感状态的经验。非常有意思的是，如果损害啮齿类动物的扣带回，包括相当于人aMCC的同源脑结构，则这种啮齿类动物显示克服困难的能力降低。当试图到达某一酬报性靶的时候，动物更容易放弃作业。例如，它必须爬越一个屏障，到达有吃食的食盘［7］。

研究发现也跟以前的初步DES实验结果相一致。虽然曾经报告在几个脑区上做过电刺激人类脑，但用DES研究ACC是很不寻常的，因为这个脑区很少有临床的理由来埋植电极。还有一些作者进行了围绕前扣带回的先驱性DES研究，报道了刺激前部、中部扣带回，引起病人用手来摩擦其上胸部及下颈部，还进一步注意到，有时这些反应伴随有情绪的或意识水平的变化，伴随有自主性状态的变化，例如瞳孔放大，脸部皮肤发红，呼吸频率增加，心率增加等。虽然已经有令人感兴趣的反应，但是还没有病人自己详细的主观报告，而且刺激位点的定位不确切，仅仅是在大扣带回的范围当中，没有详细的定位报告［7］。

电极1和2（aMCC）

刺激电流：6 mA×2.4 s

问：“你的心境和情绪有什么变化吗？”

答：“不是情绪，是我的心境有变化。我开始有这样一种内态感，好像我正在开汽车进入一个暴风雨区。我有这样的感觉，像是启程进入了另一处暴风雨区，可能离开这里有几英里远，你必须越过这个小山坡，突然间，你发现已经坐在那个地方了，也不知道是如何到达那里的！这就是我的脑子开始实施功能的情况。”［7］

刺激电流：8 mA×3.2 s

问：“是弱一点，还是强一点？是长一点，还是短一点？”

答：“跟前面那次一样。”……

答：“不是那种事情。更像是你正准备要通过做某些事情，设法解决出去的路。这不是说你要做一些怎么样生产的事。我这样说吧，正像你知道如何开车，但事情就是这样，有一只轮胎似乎扁塌了，你正走了一半路，你没有其他办法，躲过去或者回来，你只能向前走。你懂吗？就是这种感觉，你将要，你将要（拍打胸部），我将要，我将要通过这块地方，我要通过这块地方吗？”［7］