病例报告|立体定向脑电图引导下电刺激引起微笑与欢笑2例

时间:2024-09-05 23:03:23   热度:37.1℃   作者:网络

摘 要 欢笑和微笑在大脑中的产生和传播网络尚未完全清楚。本文报告2例行立体定向脑电图植入的药物难治性癫痫患者,通过电刺激分别在左侧中央前回、右侧岛短回反复诱发出微笑(不带有愉悦情绪及运动意识)及欢笑(带有与情景不相符的愉悦情绪)。该现象反映了笑的情绪及行为网络存在区别与联系。

关键词 

发笑;笑的神经网络;药物难治性癫痫;立体定向脑电图;电刺激;情感表达;扣带回

笑作为社会交往中一种复杂的情感表达,包含情绪与运动行为两个方面。基于脑损伤或颅内占位引起的病理性发笑及情绪障碍无法提供精确的解剖学定位,而笑的特殊表现性质也限制了非侵入性成像技术的使用,因此目前关于笑的神经基础知识非常有限[1]。近年来,立体定向脑电图(stereo-electroencephalography,SEEG)在癫痫术前评估中广泛应用,药物难治性癫痫患者电刺激的研究发现,大脑前扣带皮质(anterior cingulate, ACC)、额盖、辅助运动区以及内侧颞叶等区域经电刺激可诱发出微笑或欢笑[2-5]。本文报告2例行SEEG电极植入的癫痫患者,分别在左侧中央前回刺激出不带有愉悦情绪及运动意识的微笑以及在右侧岛短回刺激出带有与情景不相符愉悦情绪的欢笑,对其特点进行详细描述,以探讨笑的情绪及行为网络。

1 临床资料

病例1,男,53岁,右利手,因“反复发作性意识丧失伴四肢抽动40+年,发作性愣神1+年”入院。患者自9岁时开始反复出现发作性意识丧失伴四肢抽动,最初约3~4个月发作一次,诉发作前偶有头部过电样感觉。1+年前诉出现发作性愣神,伴口咽自动、双手摸索及搓手动作,发作频率为每月数次到每天数次不等。期间服用过多种抗癫痫发作药物,效果欠佳。入院神经系统专科查体未见明显异常。头颅MRI示右侧额叶缺血灶,余未见明显异常;PET-CT示右侧大脑及左侧额顶叶交界皮质区散在代谢活性减低;视频脑电考虑为右后头部(颞顶枕区)为癫痫发作起始区,偶有左侧激活。随后主要围绕右侧颞顶枕区及左侧顶叶进行SEEG电极植入(15根),并行电刺激(双极刺激,频率50 Hz,脉冲宽度1 ms,持续时间5 s,电流强度1~4 mA)以描绘功能区域以及诱发惯常发作。给予刺激时患者并不知情,同时进行简单的文字阅读任务,在右侧中央前回靠近中央盖的3个电极触点之间(O’12~14),使用1~2 mA电量刺激时,可重复诱发出微笑。患者表现为当前阅读任务停顿,双侧嘴角不自主上扬,随刺激结束而终止,既往未出现过上述不自主微笑表现,期间呼之能应,结束后询问患者,诉并未意识到自己有微笑动作及任何愉悦情绪(图1A)。

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图1   2例患者电刺激引起微笑或欢笑的过程及部位 A~B. 在病例1右侧中央前回靠近中央盖的3个电极触点之间(如图B红色箭头所示,即O’12~14,O’为右侧中央前回至岛长回植入的电极),使用1~2 mA电量刺激时,患者表现为双侧嘴角不自主上扬,未意识到自己有微笑动作及任何愉悦情绪;C~D. 当使用1~2.5 mA电量刺激病例2左侧岛短回时(图D蓝色箭头所示,即M01~02,M为左顶下小叶至岛长回植入的电极),患者出现与当前对话情景不相符合的欢笑(伴有笑声和愉悦情绪)。Fig.1   Process and site and of smile/laughter induced by electrical stimulation in 2 patients

病例2,女,43岁,右利手,因“反复发作性四肢抽搐40+年,发作性愣神10+年”入院。患者主要表现为两种形式癫痫发作,一种为局灶性发作继发双侧强直阵挛,一种为发作性愣神伴有痛苦表情,发作前有似曾相识感。曾服用丙戊酸钠、托吡酯、拉莫三嗪、奥卡西平等多种抗癫痫发作药物,癫痫发作控制不佳,每月仍有1~2次发作。入院神经系统专科查体未见明显异常。头颅MRI未见明显异常;PET-CT示右侧海马及杏仁、右侧岛叶、右侧颞叶及额叶多发代谢活性减低;视频脑电考虑为右颞及下颞区起始。结合患者解剖-电-临床结果综合考虑,主要围绕右侧颞叶及颞叶内侧结构进行SEEG电极植入(11根),为探明其癫痫发作传播网络在左侧岛叶也植入1根电极,并进行电刺激。在1~2.5 mA电量刺激左侧岛短回(M01~02)时,患者反复出现与当前对话情景不相符的欢笑(伴有笑声),询问患者,诉听到的内容使人愉悦(但实际对话内容为医生询问其姓名年龄、是否能识数),不自主发笑(图1C)。加大电量重复刺激时,患者仍不自主发笑,尽管有后放电出现,但局限在岛短回,发笑随刺激结束而终止。

2 讨论

尽管笑在大脑中的产生和传播网络尚未完全清楚,但电刺激可以确定刺激区域与行为效应之间的关系,成为人们对于笑的认知的重要信息来源。这些有限的个案报道中[2-5],电刺激诱发出的笑分为刺激ACC及辅助运动区的不伴有情绪甚至不伴有运动意识的笑,以及刺激颞叶的带有愉悦情绪的欢笑(或仅有愉悦感及幸福感)。因此SPERLI等[3]提出笑的情绪与运动行为表达在大脑区域是解离的,即颞叶结构参与情绪成分的处理,而内侧额叶皮质,或者更具体地说,ACC与笑的运动有关。但随后CARUANA等[6-7]对大量药物难治性癫痫患者ACC电刺激的研究中发现,刺激ACC既可以诱发出欢笑也能诱发出微笑,ACC不仅在积极情感中起主要作用,同时还存在一种镜像机制,可将他人的笑声直接映射到负责产生情绪性笑声的皮质下结构,因此笑的情绪与行为完全分离的假设不成立。而ACC作为额叶中面部表征区域之一,与额肌和眼轮匝肌的支配有关,与在面部表情的自愿控制中起关键作用的额盖成为情绪化笑的重要节点(涉及情绪的运动和情感成分)[2, 7]。目前普遍认为笑和微笑的表达涉及两种途径,即非自愿途径和自愿途径。非自愿途径主要负责笑的情感方面,其网络包括ACC、岛叶、内侧颞叶和眶额皮质,以及部分皮质下结构(如杏仁核、下丘脑和导水管周围灰质);而自愿网络主要涉及辅助运动区、运动前区、额盖以及顶叶区域,能够抑制非自愿(情绪)途径的表达[7]。因此自愿途径的存在可能才是笑出现情绪及行为解离的原因,而ACC和额盖则充当了自愿网络和情感网络之间的中介,将两者进一步连接起来[3, 6]

本文中2例患者分别于中央前回、左侧岛短回刺激出微笑及欢笑,由此可知,岛叶属于非自愿途径的节点,而中央前回则位于自愿途径之中,因此不难理解2例患者诱发出的笑之间的差异。研究表明岛叶能够为身体的各种情感和内感受提供神经基础,其中后岛叶处理来自身体的内感受信息,前岛叶则可以通过内感受信息的再现和集成形成情绪体验[5]。因此在病例2中对患者的电刺激可能是再现并集成了来自岛叶的内感受信息,形成了愉悦的体验进而产生欢笑。此外CARUANA等[8]在对猴脑岛叶区域进行电刺激时同样诱发出类似于人类大笑行为的咂嘴动作。而单神经元研究表明,ACC和杏仁核也参与了咂嘴动作的产生。因此可以推测ACC、岛叶和杏仁核位于共同的情绪网络之中,构成了控制积极情绪的核心结构[9]。在本文的病例1中刺激患者中央前回时同样出现微笑,但与病例2不同,患者没有明显愉悦情绪甚至并未意识到微笑动作,可见运动意识并非从本体感受反馈信号中产生。

部分个案报告发现电刺激诱发的笑声主要在优势半球及与语言非常接近的空间中被引出,因而有学者认为笑声和语言处理有着密切关系,在大脑皮质中存在偏侧性[10]。然而本文中病例2于右侧岛叶也可刺激出欢笑,因此关于笑声和微笑是否在皮质中存在偏侧化仍需进一步研究。

笑是一种多方面的社会行为,其在大脑中的表达主要涉及受情绪驱动的非自愿途径及位于运动区相关的自愿途径,大脑通过自愿途径对非自愿途径的抑制调节产生正常情绪性的笑。处于2条网络节点中的区域都能在电刺激下诱发出欢笑/微笑,而ACC和额盖则分别在2条途径中起着重要的中介作用。

参考文献:

1. 林媛, 谢凌辉, 邱建敏. 发笑性癫痫的研究进展[J]. 癫痫杂志, 2024, 10(1): 61-65.

2. CARUANA F, GOZZO F, PELLICCIA V, et al. Smile and laughter elicited by electrical stimulation of the frontal operculum[J]. Neuropsychologia, 2016, 89: 364-370.

3. SPERLI F, SPINELLI L, POLLO C, et al. Contralateral smile and laughter, but no mirth, induced by electrical stimulation of the cingulate cortex[J]. Epilepsia, 2006, 47(2): 440-443.

4. FERNÁNDEZ L, SANTOS C, GÓMEZ E, et al. Eliciting smiles and laughter during intraoperative electric stimulation of the cingulum: Surgical scenario[J]. World Neurosurgery, 2020, 133: 55.

5. YAN H, LIU C, YU T, et al. Mirth and laughter induced by electrical stimulation of the posterior insula[J]. J Clin Neurosci, 2019, 61: 269-271.

6. CARUANA F, AVANZINI P, PELLICCIA V, et al. Mirroring other's laughter. Cingulate, opercular and temporal contributions to laughter expression and observation[J]. Cortex, 2020, 128: 35-48.

7. CARUANA F, GERBELLA M, AVANZINI P, et al. Motor and emotional behaviours elicited by electrical stimulation of the human cingulate cortex[J]. Brain, 2018, 141(10): 3035-3051.

8. CARUANA F, JEZZINI A, SBRISCIA-FIORETTI B, et al. Emotional and social behaviors elicited by electrical stimulation of the insula in the Macaque monkey[J]. Current Biology, 2011, 21(3): 195-199.

9. VILLARD C, DARY Z, LÉONARD J, et al. The origin of pleasant sensations: Insight from direct electrical brain stimulation[J]. Cortex, 2023, 164: 1-10.

10. YAMAO Y, MATSUMOTO R, KUNIEDA T, et al. Neural correlates of mirth and laughter: A direct electrical cortical stimulation study[J]. Cortex, 2015, 66: 134-140.

【引用格式】梁新宜,谢延风,石全红,等. 立体定向脑电图引导下电刺激引起微笑与欢笑2例[J]. 中国神经精神疾病杂志,2024,50(5):297-299.

【Cite this article】LIANG X Y,XIE Y F,SHI Q D,et al. Stereotactic electroencephalography-guided electrical stimulation-induced smile and laughter: a report of two cases[J]. Chin J Nervous Mental Dis,2024,50(5):297-299.

DOI:10.3969/j.issn.1002-0152.2024.05.008

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