臺美(US)國合計畫－腦傷害的新診斷和新治療之轉譯研究－以磁振造影與腦電波量化輕度腦損傷患者之丘腦皮質節律失調及N-乙醯基半胱氨酸臨床前療效評估(2/3)

近幾年，輕度腦損傷（mild traumatic brain injury，mTBI)的相關研究開始著重探討丘腦皮質節 律失調（thalamocortical dysrhythmia，TCD)與腦震盪症候群（post-concussive syndrome，PCS)的關 聯性[1-3]；進一步建立評估神經功能性損傷、定位丘腦皮質節律失調功能性與微結構病兆位置的影 像生物指標（imaging biomarker)，則是目前輕度腦損傷臨床研究最為關切的議題。輕度腦損傷所造 成的丘腦皮質迴路（thalamocortical circuit)變異，包含微結構損傷（microstructural injuries) [4-7]、 功能性連結破壞[1, 8, 9]，以及興奮性與抑制性神經傳導物質交互作用的變異[10]。其中，輕度腦損傷 後所觀察到的突觸glutamate上升，會更進一步惡化神經細胞的傷害[11]。近期數篇重要文獻指出， 輕度腦損傷的病患在服用N-乙醯基半胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC)後，能有效改善其症狀與認 知功能，並反應在神經心理學的測驗評估上[12-14]。然而，NAC於輕度腦損傷的療效，以及其是否 能進一步預防後續腦損傷後的腦萎縮（brain atrophy)，目前仍缺乏神經影像學上的證據以進一步探討 其作用機轉。 本研究的目的，主以神經影像學的方式，建立輕度腦損傷病患的丘腦皮質節律失調模型。透過磁 振造影（magnetic resonance imaging，MRI)以及磁振相容腦電波（electroencephalography，EEG)的 同步量測，比較健康受測者與輕度腦損傷病患的丘腦皮質連結差異。接著，本研究也將以大鼠輕度 腦損傷的模型，進行NAC療效的臨床前試驗，藉以觀察NAC對於輕度腦損傷後丘腦皮質連結以及 大腦皮質連結間的影響，以及該影響與行為能力改善之關聯性。透過不同面向的特徵量化來觀察輕 度腦損傷，包含神經電生理、微結構完整性以及功能性連結等，我們將能對神經網路損傷提供更為 完整的資訊來探討輕度腦損傷的病生理機轉。更進一步，本研究結果也將提供NAC對於減緩丘腦皮 質節律失調與治療效益在神經影像上的證據。 本三年期研究計晝的目標包含： 1.以磁振影像與腦電波量化輕度腦損傷病患的丘腦皮質節律失調。包含皮質表面theta與gamma頻 帶強度變化（腦電波量測）、白質微結構損傷（磁振擴散張量影像）、丘腦皮質結構性與功能性連 結破壞（磁振擴散張量與功能性影像），以及GABA/glutamate濃度改變（磁振能譜分析）。 2.招募40位健康受測者，並以上述磁振影像與腦電波量化特徵，建立丘腦皮質連結以及大腦皮質 網路連結的標準值。 3.透過輕度腦損傷病患與健康人標準值於丘腦皮質結構性與功能性連結的比較，偵測TCD於大腦 皮質區域的功能性病兆位置。 4.計算丘腦皮質連結損傷影像表徵與臨床腦震盪症狀、認知功能表現的關聯性，並進一步探討此關 聯性是否能用於區別不同症狀類別之輕度腦損傷病患，如體感覺症狀、行為與精神症狀、認知症 狀等。 5.透過大鼠輕度腦損傷模型的研究，提供神經影像學於NAC療效的支持證據，並觀察服用NAC後 丘腦皮質結構性與功能性連結的重建情況。 6.找出可能的影像生物指標，評估是否能有效預測輕度腦損傷3個月後的腦萎縮情況。