邹淑怡，温红梅

·综述·

执行功能对脑卒中后运动恢复的影响及其机制研究进展①

邹淑怡，温红梅

执行功能是大脑的高级认知功能之一，脑卒中患者执行功能障碍的发生率较高。执行功能障碍是影响脑卒中后运动功能恢复的重要因素之一，可能涉及运动学习、姿势控制等。执行功能训练可以促进脑卒中患者运动功能的恢复，其机制与涉及多个脑区的脑功能网络有关。

脑卒中；执行功能；运动功能；脑功能网络；综述

［本文著录格式］邹淑怡，温红梅.执行功能对脑卒中后运动恢复的影响及其机制研究进展［J］.中国康复理论与实践，2016，22（9）:1024-1027.

CITED AS:Zou SY，Wen HM.Executive function andmotor functional recovery in stroke patients:influence and underlyingmechanism（review）［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（9）:1024-1027.

我国每年新发脑卒中患者约200万～250万。脑卒中具有发病率、致残率、死亡率、复发率高的特点，已成为中国人的主要致残病因［1］。脑卒中后，大多数患者遗留不同类型及程度功能障碍，包括运动、认知、吞咽功能障碍等［2］。其中运动功能障碍最为常见，约85%存活患者存在偏瘫［3］。运动功能的恢复是患者及其家属最为关注的问题之一。尽管人们不断探索新的康复训练方法，运动功能恢复的效果仍不尽如人意［4］，在发病后半年，仍有30%～66%患者未恢复上肢功能［5］。脑卒中后运动功能的恢复除与患者的年龄、病程、病变部位、病灶大小、康复介入时机等因素相关外，认知功能障碍，特别是执行功能障碍也是影响运动功能恢复的重要原因［6］。Cirstea等研究显示，脑卒中患者上肢运动功能恢复的效果除与损伤严重程度有关外，还依赖于记忆和认知灵活性［7］。

1　执行功能和执行功能障碍

1.1执行功能

执行功能是大脑最高级的认知活动，是控制、整合、组织和维持其他认知能力，以实现特定目标的高级认知过程［8］。工作记忆（workingmemory）、抑制性控制（inhibitory control）、定势转换（set shifting）以及流畅性（fluency）为执行功能的四大要素，四者相互联系［9］。工作记忆是一种对信息进行暂时加工和贮存的容量有限的记忆系统，是执行功能的基础［10］；抑制性控制是关于人有意识地对优势的、自动的、具有支配性的反应的抑制，是执行功能的核心成分［11］；定势转换是指在注意和反应准备过程中从一个刺激-反应定势规则向另一个规则灵活转换的控制过程［9］；流畅性是指在限定时间内尽可能多地列举出某些限制条件下相关事物的数量的能力［9］。

1.2执行功能障碍

脑卒中患者执行功能障碍发生率较高，急性期发生率约为18.5%～75%［12］，亚急性期约为39.5%～64.4%［13］，慢性期约为30.7%～66%［14］。执行功能障碍表现为难以或不能抽象思维、做出计划、启动一项活动、进行创新性的工作、根据规则进行自我调整、对多件事情进行统筹安排、自我监测等，在排除不相关任务的干扰和保持注意的能力受限，动力低下等［15］。概括而言，执行功能障碍的患者不能很好控制自己的思想、情感和行为。

2　执行功能与运动功能的关系

执行功能可以预测脑卒中患者运动障碍的恢复效果。Liu-Ambrose等对63例病程超过1年的社区中老年脑卒中患者进行横断面研究，结果提示，在校正年龄、患侧股四头肌肌力和运动水平后，认知灵活性是平衡能力和运动功能的独立相关因素［16］。Mullick等对认知功能与上肢运动功能恢复的关系进行Meta分析，结果提示，认知功能与上肢运动功能的整体恢复中度相关（r=0.43）；单独的Meta分析显示，执行功能与上肢运动功能的恢复中度相关（r=0.48），注意力与运动功能恢复弱相关（r=0.25），而记忆力与运动功能的恢复无关［17］。与认知功能其他成分（如注意力、记忆力）相比，执行功能障碍对运动功能的影响更为明显［18］。在发病年龄、病程、病变部位、病变体积等影响因素一致的情况下，执行功能越好的患者，其运动功能恢复也越好；且脑卒中后运动障碍越严重，执行功能与运动功能的相关性越强［17-18］。对脑卒中患者执行功能障碍进行干预不容忽视。

脑卒中2周内的执行功能障碍是卒中后功能恢复不良的最强独立认知预测指标［19］。Påhlman等对74例病程38 d内的脑卒中患者进行随访，发现脑卒中1年后运动功能恢复不良与总体认知功能、执行功能和视觉记忆能力下降有关；且执行功能障碍者在1年后运动功能恢复不良的风险是执行功能正常者的4倍［6］。Hayes等对20例脑卒中患者进行横断面研究，发现患者执行功能障碍越严重，其复杂步行测试（complex 10metre gait tests）的结果越差［20］。究其原因，执行功能在启动、计划和执行所有活动时起核心作用，包括身体功能活动，即执行功能参与运动调控过程。

脑卒中偏瘫患者需要重新进行运动学习，如学习正常的运动模式，如何保持自身平衡。运动学习的过程要求个体具有一定水平的执行能力，包括选择、整合、组织、理解推理和计划目标等。学习一种新的运动方式，尤其是复杂的运动方式，对个体的执行能力有较高要求［20］。与年龄匹配的健康人相比，执行功能障碍者在完成姿势控制等任务时需要更集中注意力［21］；而执行功能障碍者的注意力、工作记忆、理解和学习能力均受损，对治疗师的指导易出现理解偏差和遗忘指导内容［22］，这是导致运动功能恢复难度增大的又一个重要原因。同时，执行功能障碍者难以开始一项活动、不能将已学会的方法推广到其他任务中去，因此，执行功能障碍者难以将已学到的知识内化并持续努力地参与康复治疗，这也导致其运动功能恢复缓慢。

平衡能力对于日常生活的转移和步行十分重要［23］，保持平衡是脑卒中偏瘫患者进行运动训练的重要目标。执行功能障碍者判断推理能力下降，持续注意力和分散注意力受损，难以抑制不正确的冲动行为（如放弃训练），思维固执，难以持续将注意力集中在控制自身姿势和步态上，尤其在进行双任务时（如边走路边说话）［24］。Hayes等对100例病程4 d至半年的中老年脑卒中患者进行前瞻性研究，发现与执行功能正常的脑卒中患者相比，存在执行功能障碍的患者平衡能力往往较差，更容易跌倒［25］。除了发病年龄、受教育时间、卒中严重程度和病程影响患者的平衡能力之外，执行功能障碍与脑卒中后的平衡功能独立相关。

3　执行功能训练与脑卒中患者运动功能改善的相关性

鉴于脑卒中后出现的执行功能障碍可阻碍运动功能的恢复，而早期开展执行功能干预训练可延缓执行功能障碍的发展［26-27］，推测执行功能训练在改善执行功能的同时，也可改善运动功能。

已有多个研究显示，认知功能训练可以促进脑卒中患者运动功能的恢复，但执行功能训练促进脑卒中患者运动功能恢复的相关研究较少。叶祥明等对30例脑卒中患者进行与工作记忆相关的执行功能训练，发现与常规训练组相比，执行功能治疗组患者不仅在执行功能测试中表现更好，而且在运动功能测试中进步也更明显［28］。

有系统综述表明，脑卒中患者的康复训练积极性明显影响其运动功能的康复效果［29］。执行功能可预测脑卒中患者参与康复训练的积极性［22］，执行功能好的患者参与康复训练的积极性越高。这提示执行功能训练可通过提高脑卒中患者参与运动功能康复训练的积极性，促进运动功能的恢复。究其原因，执行功能较好的患者自我监控能力往往更强［30］，在缺乏外界监督时，能长期坚持康复训练。而参与运动训练的时间与运动功能的进步正相关［31］。执行功能好的患者可以高效应对现实生活中的困境，减少抑郁、焦虑等负性情绪，康复主动性更强［32-33］。

此外，执行功能训练还可通过丰富环境刺激，扩展患者活动空间并丰富其锻炼方式，增加大脑皮层的传入信息，进一步促进神经功能恢复［34］。

4　执行功能参与运动功能调控的可能神经机制

大脑包括许多复杂神经网络，如中央执行网络（centralexecutive network，CEN）、默认状态网络（defaultmode network，DMN）等。采用功能性磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）、磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）、正电子发射扫描（positive emission tomography，PET）以及神经解剖学等方法发现，执行功能网络包括前额叶皮质、额-顶叶通路、皮质-纹状体环路、额叶-边缘系统、皮质-小脑网络等［34］。目前，执行功能训练如何影响运动功能恢复的机制并不十分明确，可能是执行功能训练促进了执行功能与运动功能相关的神经网络连通性。

已有研究表明，额顶叶与运动功能的恢复密切相关。Inman等采用静息态fMRI（resting state fMRI）进行研究，发现脑卒中患者由上至下的高水平运动导引系统和静息态运动网络之间的连接遭到破坏，尤其是上顶叶至主要运动皮层和运动辅助区的通路减少，额顶联合区和主要运动区失去连接，而额顶联合区被认为具有选择准备和执行运动的功能，提示影响运动控制的高水平的控制系统（如执行能力）失去功能，可能对脑卒中后运动功能有显著影响［35］。Wenderoth等采用任务态fMRI发现，上顶叶和中央前回后部参与由躯体感觉刺激产生的运动，下顶叶和中央前回前部参与由视觉和躯体感觉共同刺激产生的运动；在目标导向的运动中，额-顶叶通路可整合不同的感觉形式，从而将注意力引向相关空间位置［36］。Andersen等认为，额叶和顶叶均参与运动系统的调控；额顶叶通路还可以影响运动意图和计划决定，引导运动轨迹和机体各个部位的协调［37］。在学习运动技能的过程中，背外侧前额叶皮层和运动前区之间的有效连通性明显增强［38］。James等采用静息态fMRI分析脑区连通性，发现左背外侧前额叶皮层、前扣带回和左侧运动前区与运动技能的获取明显相关［39］。

脑功能的神经网络连通性被破坏，机体的运动功能也会受到影响［40］。神经网络连通性的修复可提高运动功能的康复效果。因此，额顶叶通路与运动系统有着非常密切的关系。

Monchi等提出，正常成年人尾状核和壳核的主要功能是计划，与自发新动作前启动相关［41］。人类大脑DTI研究发现，额叶皮层、尾状核和壳核之间存在多条皮层纹状体通路。该研究发现，尾状核与前额叶皮层、中下颞回、额叶眼功能区、小脑和丘脑有连接，壳核与前额叶皮层、主要运动皮层、主要躯体感觉皮层、辅助运动区、运动前区、小脑和丘脑形成网络［42］。所以，额叶皮层还可能通过与尾状核、壳核的连接影响运动功能的恢复。

Stoodley等应用fMRI研究发现，小脑参与执行功能，在进行汉诺塔测试、随机数字产生测试及威斯康星卡片分类测试时，小脑小叶Ⅵ和小叶Ⅶ（Ⅶb和脚Ⅰ、Ⅱ）均能被激活［43］。还有学者采用fMRI发现，小脑可以通过皮质-小脑网络（cortico-cerebellar network）中的传入神经纤维和传出神经纤维，对执行功能的工作记忆产生明显影响，该网络包括腹外侧前额叶皮层、背外侧前额叶皮层、顶叶皮质和前扣带回［44］。Tzvi等认为，小脑-纹状体-皮质网络是动作序列学习（motor sequence learning，MSL）过程的重要组成部分［45］。以上文献均提示，前额叶皮层与小脑有大量神经纤维连接，执行功能训练可能通过加强前额叶皮质-小脑网络的连通性，对运动功能的恢复产生促进作用。

此外，还有学者认为执行功能训练可能通过丘脑［46］、颞叶、纹状体［45］等部位影响运动功能的恢复。

5　问题与展望

已有研究提示，脑卒中后执行功能训练可提高运动功能，但相关文献报道不多。执行功能训练影响运动功能恢复的确切机制也尚不明确。通过采用fMRI、DTI等神经影像技术，学者们认为执行功能训练可促进执行功能网络和运动功能网络之间的神经网络连通性，主要涉及额叶、顶叶、尾状核、壳核、小脑等部位，进而改善运动功能。仍需要开展大样本、多中心、高质量随机对照试验，进一步明确执行功能训练对运动功能影响的机制，为脑卒中后运动功能的康复提供新的思路和方法。

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Executive Function and Motor FunctionalRecovery in Stroke Patients:In fluence and Underlying Mechanism（review）

ZOU Shu-yi，WENHong-mei
Departement of Rehabilitation Medicine，The Third A ffilliated Hospital of Sun Yat-Sen University，Guangzhou，Guangdong 510630，China

WENHong-mei.E-mail:wenhm0625@126.com

Executive function is a superordinate cognitive function of the brain.Executive dysfunction post stroke playsa very important role in recovery ofmotor function，which is associated withmotor learning，postural control，etc.Executive function trainingmay promote the recovery ofmotor function.The potentialneurologicalmechanismincludes the cerebralnetwork involving a variety of areas.

stroke；executive function；motor function；brain functionalnetwork；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.09.008

R743.3

A

1006-9771（2016）09-1024-04

2016-03-02

2016-06-22）

1.国家自然科学基金项目（No.81101461；No.81472156）；2.中央高校基本科研业务费（No.12ykpy39）。

中山大学附属第三医院康复医学科，广东广州市510630。作者简介：邹淑怡（1990-），女，汉族，广东茂名市人，硕士研究生，主要研究方向：神经康复。通讯作者：温红梅（1975-），女，汉族，河北衡水市人，博士，副主任医师，硕士研究生导师，主要研究方向：神经康复。E-mail:wenhm0625@126.com。