头针疗法是以针刺头部发盖区内的特定穴位治疗全身疾病的方法,因其具有显著的疗效而被广泛应用[1]。但是,当代医家对于头针刺激的层次尚存争议[2]。头针操作时,针尖大致会依次刺激皮肤、筋膜、肌肉、骨膜4个层次[3]。因此,头针对大脑皮层功能的影响,可能是通过刺激上述解剖结构而实现的。

1、皮肤

1.1皮肤—三叉神经—脑

头针对大脑的优势调节效应,可能是通过“三叉神经—脑膜—触液神经元—脑”这一路径来实现的[4]。机械或电刺激大鼠三叉神经,可引发皮肤和硬脑膜上的神经源性血浆外渗,这表明了皮肤、三叉神经、脑在生理上的联系[5]。头部施针破皮后,给予适当刺激,可观察到全脑各局部血流灌注和功能活动增高,且显像通路符合三叉神经传导路径的神经解剖基础[6]。由此可以推测,针刺破皮可激活皮肤与三叉神经的联系,进而影响脑。而三叉神经至大脑皮层的具体传导路径,可能是起始于针刺局部,经对侧丘脑的腹后外侧核,再上行到对侧大脑皮层中央前回(深感觉)与中央后回(浅感觉)的下部(头面区)[7]。这表明,针刺突破皮肤这一解剖结构,能够影响大脑皮层功能,调节患者的深浅感觉异常。

1.2皮肤—交感神经—脑

皮肤与脑的联系,还能够通过交感神经实现。皮肤受到外源性或内源性刺激后,大脑感觉传入纤维激活,并经“下丘脑—脊髓—交感神经”将刺激信号传递到汗腺,皮肤电位会出现瞬时变化[8]。而针刺作为一种外源性刺激,也会引起上述变化。研究[9,10]表明,在电针作用下,大部分患者掌心温度会逐渐升高,此时,交感神经被抑制,部分大脑皮层功能区被激活,包括右侧初级感觉皮层与次级感觉皮层,双侧岛叶、扣带前回、颞上回,同时大脑中脑导水管周围灰质区信号增高。这表明对皮肤进行刺激,可以通过交感神经影响大脑皮层功能。

动物实验研究发现了皮肤交感神经敏感线,并证明针刺皮肤可诱发交感神经递质的释放[11],而血管本身又是体内最典型的交感神经及递质敏感通道[12]。研究表明,心排量减低可以导致脑血流量的下降,脑功能障碍常继发于心功能障碍[13],而心血管系统与大脑皮层及皮层下脑区通过交感和副交感神经形成的巨大网络进行交互联系[14,15]。这表明针刺可以通过血管途径影响到交感神经活动,继而影响大脑皮层功能活动。

综上,皮肤通过神经途径和血管途径影响交感神经活动,进而激活大脑皮层的相关功能。

1.3皮-脑轴

皮肤中的传统非分泌细胞能够对大脑产生影响,这些具有独立内分泌功能细胞的分泌功能类似于下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统[15,16]。皮肤产生的激素、递质、细胞因子可进入真皮血管丛,神经肽可被神经纤维及免疫细胞运输,发挥全身性效应[15,16,17]。并且,人生而具有躯体—内脏—交感神经反射,内脏和躯体传入可在脊髓同一神经元会聚(即内脏-躯体神经元),这种相互联系是人类存活至今并形成自稳态的关键[17]。研究[18]发现,高等脊椎动物的皮肤与其他解剖结构不同,具有特殊的机械感受功能,这种功能还具有精确定位的特点。可见,皮肤中存在着一种独立的信息传导通路,不仅联系自身,也联系着内部器官,这是皮肤影响大脑皮层功能的又一佐证。

2、筋膜

2.1浅筋膜

浅筋膜是人体皮肤和固有筋膜浅层间的一种比较疏松的结缔组织,含有淋巴管和皮神经,穿行于血管间,且其主干侧在脂肪比较少的最深处[19]。临床研究[20]表明,对面部腧穴、背俞穴、督脉穴进行皮下浅筋膜埋线,能够有效治疗失眠。此外,在重型颅脑损伤去骨瓣减压术中平行移动松解颞浅筋膜,可以有效改善颅内压并缓解脑部缺血[21],这说明头部浅筋膜能够在一定程度上改善大脑功能。实验研究表明,针刺能够引起腺苷A3及受体水平的增加[22],而腺苷A3受体在大脑皮层与浅筋膜都有丰富表达[23],这佐证了针刺浅筋膜可以影响大脑皮层功能。

2.2筋膜的自体监控效应

事实上,针刺能够形成机械刺激,而位于筋膜的机械刺激能够产生结缔组织牵拉位移或生物性态改变,这是“刺筋”能够治疗疾病的关键[24]。这些改变能够经过丘脑换元,向大脑皮层、边缘系统及皮层下结构发出冲动[25],再从这些结构向丘脑发出冲动,进而阻断上行伤害性刺激向皮层传导,同时激发下丘脑分泌各种激素,从而调节交感、副交感神经的兴奋性[26]。由此,筋膜中储备的干细胞向功能细胞分化,最终发挥修复作用,即筋膜的自体监控效应[27],这可能是针刺头部筋膜能够影响脑部功能的核心机制。头颅部经穴多位于神经末梢分布的真皮层、致密结缔组织层和皮下疏松结缔组织层,而这些结构归属于筋膜[28],因此针刺头颅部经穴能够激活筋膜自体监控功能,进而调节脑功能紊乱。此外,实验研究[29]也已经证明,针刺治疗可以激活并促进细胞外调节蛋白激酶(ERK)的信号转导,作用于一些转录因子,引起特定蛋白的表达或活性改变,如ERK1/2和P38蛋白的表达和一定的磷酸化,这种表达与细胞的增殖和分化有关,能够影响细胞生物学效应,维持或促进生命个体的新陈代谢[30]。

3、肌肉

中枢神经系统具有较好的可塑性,在适当的刺激下,未完全受损的神经轴突、树突、突触均可发芽并再生[31],其损伤局部的功能可通过反复局部电刺激等进行功能重组并产生代偿作用[32]。神经肌肉电刺激能够产生特殊低频脉冲电流,将神经冲动传至脊髓中枢及脑干上行网状结构,促进局部神经肌肉接头处的轴突细胞发生去极化,产生动作电位,引发瘫痪肌肉重新收缩,并且形成对中枢神经的刺激[33,34]。例如,对颅脑损伤后吞咽障碍的患者采用电流持续刺激,反复刺激患者受损的咽部神经及肌肉组织,可促进新的远端传导建立,能够使患者恢复吞咽功能[35]。因此,对于脑功能障碍的患者,根据其损伤部位产生的症状,可在病变局部进行神经肌肉电刺激,或者直接于头部进行神经肌肉电刺激,建立新的传导而改善大脑皮层功能。事实上,电刺激本身是具有节律性的刺激方式,在针刺治疗中,电针的刺激模式就与神经电刺激异曲同工。而电针与针刺手法,在刺激模式上具有一定程度的相似性[36]。因此可以推断,针刺肌肉对脑皮层功能的影响,其机制可能类似神经肌肉电刺激,但其具体的影响途径有待进一步研究。此外,运动皮层兴奋性的改变伴随着其所支配肌肉功能的增强或减弱[37],这可能提供了刺激肌肉进而影响脑皮层功能的潜在治疗思路。

事实上,针刺刺激肌肉时,也包括了破皮时对皮肤的刺激。皮肤与肌肉对刺激强度的需求是不同的,低阈值的刺激可以激活皮肤传入神经,而肌肉需要更强的刺激[38]。研究[39]表明,刺激猫对侧前肢的皮肤和肌肉,对其大脑皮层存在潜伏期投射,且皮肤投射与肌肉投射不在同一个区域,该实验也进一步证明,当刺激肌肉的强度提高到刺激皮肤的2.5～15倍时,会有更好的激发效果。由此可知,针刺刺激肌肉对大脑皮层的影响是与刺激皮肤耦联产生的,但是在刺激强度和激活的具体区域上存在差异,更具体的差异还需要进一步研究。同时这也提示,破皮宜轻柔,刺激量宜小,而当针尖位于肌肉层面时,应当适当增加刺激强度,以便激发皮肤、肌肉的耦联效应。

4、骨膜

骨膜内含有多觉型感受器,其信号能够通过无髓C类纤维和有髓A类和δ类纤维,传向中枢神经系统,从而激活机体的内在痛觉调质释放,实现镇痛作用[40]。同时,这一途径也能够兴奋植物神经系统,对各种激素的分泌释放有极大影响[41],且能够作为效应器释放神经递质(如降钙素基因相关肽),在兴奋下一个神经元的信号处理系统、刺激内源性阿片类物质的同时,引起神经性炎性反应[42]。因此,针刺骨膜能够激活骨膜内的此类多觉型感受器,进而影响脑的活动。

此外,骨是一种含带电粒子的容积导体,针刺骨膜可在头颅局部形成电位差,影响带电粒子的位移,在颅内局部形成电流[43]。局部电流可以通过影响神经元胞体组成的大脑皮层,产生生理效应,这从另一方面佐证了针刺骨膜能够影响大脑皮层的功能[41]。

5、小结

综上所述,头针对大脑皮层功能的影响是通过头部不同的解剖结构实现的。皮肤通过其自身的非分泌细胞、三叉神经、交感神经实现对大脑皮层的影响;筋膜主要由机械刺激产生的结缔组织牵拉位移或生物性态改变,然后经过丘脑向大脑皮层、边缘系统及皮层下结构发出冲动,并通过增加某些分布于浅筋膜及脑皮层的腺苷受体的表达,从而影响大脑皮层功能;肌肉可能类似肌肉电刺激的效应,通过针刺刺激,产生神经冲动,进而传至脊髓中枢及脑干上行网状结构,与皮肤产生耦联效应,使皮质下中枢发生代偿作用,从而影响大脑运动皮层兴奋性;至于骨膜,其内的多觉型感受器对机械信号的传递、骨本身的导体性质,是针刺该解剖层面能够干预大脑皮层的关键所在。

此外,刺激不同解剖结构对脑功能的影响存在规律与差异。规律性体现在:刺激头部皮肤、筋膜、肌肉、骨膜,可以通过中脑、丘脑、脑干,激活大脑皮层功能区,产生镇痛效应。而差异性则表现为:(1)刺激皮肤三叉神经可以调节大脑的深浅感觉异常;(2)刺激筋膜能够激发其自体监控效应,促进干细胞向功能细胞转化;(3)刺激肌肉能够诱导皮质下中枢代偿效应的产生,激活大脑运动皮层兴奋性;(4)刺激骨膜可对大脑皮层产生刺激电流,释放神经递质,并可促进多种激素的释放。

虽然刺激不同解剖结构对脑功能影响的规律与差异研究尚属模糊,头针对脑功能的影响也是由多种解剖结构的共同作用构成的,但现有研究已经证实了这种规律与差异的存在。这提示了头针临床操作规范与精确性的必要,明确其规律与差异是下一步头针临床与基础研究的重点。

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基金:江苏省科技发展计划项目(No.BE2017769);江苏省中医院院级课题青年培育项目(No.Y18059).