前庭疾病导致眩晕/头晕、眼球震颤、姿势失衡等，严重影响人民生命健康。前庭康复治疗作为前庭疾病临床干预策略中无不良反应的一种有效疗法已受到愈来愈多的关注，其根本机制是通过促进前庭代偿来发挥作用。静态前庭代偿的发生有赖于从分子到神经环路的一系列可塑性变化，而动态前庭代偿的神经机制则涉及感觉替代、行为替代和前庭适应。本文简要综述前庭动静态代偿神经机制的最新研究进展，以期为临床前庭康复治疗策略的应用和进一步优化提供参考。
前庭疾病主要表现为眩晕/头晕、姿势失衡、凝视不稳和空间定向障碍等症状，严重影响患者的生活质量［1］。值得关注的是，无论是由外伤还是由前庭神经炎、内耳迷路炎、梅尼埃病等前庭疾病所致的上述前庭症状均可随时间逐渐减轻和改善。机体这一前庭功能损伤后自然恢复的过程即被称为前庭代偿。显然，促进前庭代偿是前庭疾病临床治疗的重要策略之一，然而目前许多治疗前庭疾病的临床药物实际上阻碍了前庭代偿的发生。因此，前庭康复治疗作为基于前庭代偿的一种有效治疗方式，正受到愈来愈多地关注，并日益广泛地应用于前庭疾病的临床治疗之中。本文就前庭代偿的神经机制以及基于前庭代偿机制的前庭康复治疗进行综述，以期为前庭疾病临床治疗策略的发展和优化提供重要参考。
临床上根据前庭症状是否由头部运动引发，将其分为静态症状和动态症状两类。其中，静态症状在患者处于静息状态时即表现出来，包括头部倾斜、姿势失衡和自发性眼球震颤等；而动态症状由头部运动过程中保持眼球凝视和姿势协调的前庭-眼反射（vestibular-ocular reflexes，VOR）和前庭-脊髓反射（vestibular-spinal reflexes，VSR）功能障碍引发，表现为凝视不稳和运动失调。静态症状和动态症状均会随时间发生代偿，但静态症状一般经数周即可被完全代偿，而动态症状往往不能被完全代偿［2, 3］。
位于脑干中的前庭核团复合体是前庭功能调控中枢。单侧外周前庭受损不仅导致患侧前庭核团失去外周前庭神经的兴奋性输入，而且导致双侧前庭核团间连合抑制系统（commissural inhibitory system）健侧向患侧的GABA能突触传递继发性增强，致使两侧前庭核团神经元的兴奋性失衡（患侧降低，健侧升高），从而引发静态前庭症状（图1A）。因此，双侧前庭核团兴奋性水平的再平衡是静态症状代偿的主要机制。前庭核团中的一系列分子、突触、细胞和神经环路的可塑性变化介导了这一代偿过程。
注：UL为单侧前庭迷路切除
在分子水平，基于大鼠和猫等动物的单侧内耳迷路切除（unilateral labyrinthectomy，UL）或单侧前庭神经切除（unilateral vestibular neurectomy，UVN）模型研究发现，患侧前庭核团中的轴突导向分子神经纤毛蛋白-2和脑源性神经营养因子，以及双侧前庭核团中的抗氧化应激分子锰超氧化物歧化酶显著上调［4］，提示神经营养和突触新生可能参与了静态代偿的神经机制。
在突触水平，UVN模型林蛙和UL模型大鼠患侧前庭核团神经元的诱发兴奋性突触后电位幅度和GABA能抑制性突触传递随静态代偿进程分别增强和减弱［5］，这些突触活动的改变有助于患侧前庭核团兴奋性活动的恢复。
在细胞水平，UL模型大鼠患侧前庭核团中能够被诱发出低阈值钙峰的神经元数量显著增多，提示处于轻微超极化状态的患侧前庭核团神经元在代偿进程中能够对微小的去极化信号输入产生很强的兴奋性反应。Nelson等［6］发现，UVN模型小鼠患侧前庭核团神经元中大电导钙激活钾通道活动水平的降低可能通过提高神经元兴奋性参与逆转双侧前庭核团神经元的放电失衡状态。
在神经环路水平，联系两侧前庭核团的连合抑制通路一直被认为参与了前庭症状及其代偿的发生。然而，该通路在静态症状代偿中的作用近年来才被逐渐证实。通过微透析技术连续监测UL模型大鼠双侧前庭核团中连合抑制通路释放的GABA含量，Bergquist等［7］发现患侧前庭核团中的GABA含量在代偿初期显著高于健侧，并且随着静态代偿的进程逐渐恢复至正常水平。有学者发现，源自下丘脑的组胺能神经传入可通过UL模型大鼠患侧GABA能连合通路神经元上突触后组胺H1受体的选择性一过性上调，增强患侧神经元的兴奋性水平以及患侧至健侧的连合抑制传入，从而促进双侧前庭核团电活动的再平衡并易化前庭代偿［8, 9］（图1B）。同时，组胺H1受体的一过性上调也提示前庭代偿的发生可能具有关键期。
前庭反射是多模态感觉信息整合的结果。中枢前庭核团可整合前庭、视觉和本体感觉信息，介导代偿性的眼球和头部运动及躯体姿势平衡，以保持运动过程中的眼球凝视和动作协调。因此，由VOR和VSR异常引发的动态症状的代偿并非仅为局限的前庭核团内部机制，而是涉及全脑的学习过程［10］。
前庭及前庭外感觉信息输入（主要为视觉和本体感觉）的动态重加权（dynamic reweighting）是前庭动态症状代偿的机制之一（图2A）。通过增加视觉或本体感觉的权重以替代前庭功能缺失的策略被称为感觉替代（sensory substitution）。临床研究显示，双侧前庭功能衰竭（bilateral vestibular failure，BVF）患者在行闭目直立检查（Romberg′s test）时，闭眼较睁眼更易晃动或摔倒［11］。并且，当受试者闭眼站在海绵垫上以干扰本体感觉时，这一概率将进一步增大，提示前庭功能障碍患者在维持姿势平衡时对视觉和本体感觉的依赖程度明显增强［12］。此外，基于非洲爪蟾的研究亦发现，发育过程中的本体感觉缺失将导致幼年时期UL引发的VSR异常永久的失代偿。
除了感觉替代外，临床研究还发现前庭疾病患者可以通过扫视和平滑追踪眼动等眼球运动来弥补VOR障碍导致的凝视不稳，这一策略被称为行为替代（behavioral substitution）。对单侧或双侧前庭障碍患者施以头脉冲试验检测VOR功能时发现，患者可以通过扫视补偿VOR慢相眼动异常［13］。此外，在追踪运动目标时，双侧前庭障碍患者开环和闭环追踪眼动的增益均显著高于正常受试者。
前庭适应（vestibular adaptation）则表现为VOR或VSR增益的重调（readjusting），是动态前庭症状代偿的又一重要机制。临床研究发现，急性单侧外周前庭损伤患者表现出的VOR增益下降能够随前庭代偿进程逐渐恢复。然而，对小脑缺陷的Lurcher小鼠的研究发现，小脑功能障碍不影响UL或UVN所致静态症状的前庭代偿，但显著抑制头部向患侧方向运动时VOR增益的恢复［14］，提示小脑在前庭适应中发挥重要作用。小脑内部模型（internal model）对运动的感觉预期在空间定位准确性和运动精确性中发挥十分关键的作用［15］。内部模型在前庭缺失状态下对运动感觉预期的重调是前庭适应发生的一项关键机制［16］（图2B）。前庭小脑平行纤维-浦肯野细胞突触的长时程抑制（long-term depression，LTD）是重调内部模型和进行VOR运动学习的神经基础［17］。De Zeeuw等［18］通过选择性抑制小脑浦肯野细胞蛋白激酶C的活性构建了LTD缺陷的L7-PKCI小鼠，并发现LTD的异常显著减弱了L7-PKCI小鼠通过调整VOR增益来适应视觉-前庭失匹配的能力。然而，UVN模型L7-PKCI小鼠并未表现出VOR增益的代偿功能障碍。因此，小脑参与前庭代偿中VOR重调的具体神经机制尚待进一步阐明。
前庭康复治疗的起源可追溯至19世纪40年代，外科医师Cawthorne和Cooksey为了治疗因战争外伤导致前庭症状的英国士兵，提出了以锻炼为基础的“前庭物理疗法”。该疗法通过设计头部与眼球的协调运动来促进患者前庭症状的恢复。由于无不良反应，近年来前庭康复训练正越来越多地受到医师和前庭疾病患者的青睐。然而，如何优化前庭康复训练的治疗策略以提高疗效一直是制约其临床进一步发展应用的关键。一个共识是，前庭动态症状的代偿机制是优化前庭康复治疗策略的主要基础理论依据。临床研究显示，通过易化动态症状的前庭代偿，康复训练能够有效增强凝视稳定和提高运动平衡能力［19］。虽然，慢性单侧前庭功能障碍患者的静态姿势失衡亦能够被前庭训练所改善，然而康复训练是否影响双侧前庭核团兴奋性水平的再平衡，以及如何基于静态症状代偿机制指导和优化前庭康复治疗策略仍有待进一步研究。
视觉对于重建维持姿势平衡的重力参照系至关重要。然而，前庭功能缺失的患者一旦对重力方向上静止的视觉线索形成依赖，则会在面对移动或者不与重力方向重合的视觉线索时表现出严重的姿势和运动失衡。因此，视觉替代训练应鼓励患者通过运动的视觉线索来建立参照系。大视野下的视觉运动信号往往比聚焦在中央凹上的静止视觉信号，在维持姿势和运动平衡中更有效果。
本体感觉替代训练可通过头颈部运动时颈部本体感受器激活引发的颈-眼反射（cervico-ocular reflex，COR）部分替代VOR，促进双侧前庭障碍患者眼球凝视稳定的恢复。与VOR功能相似，COR是为了保持头颈部运动过程中眼球的凝视，而由颈部本体感觉传入所诱发的眼球互补性反射活动。在健康人群中，由于中枢前庭核团对颈部本体感觉信息的权重远远低于外周前庭信息，因此COR在眼球运动的调控中不发挥主要作用［20］。然而，在前庭疾病，特别是双侧外周前庭信息传入缺失的情况下，COR的作用将被放大，从而代偿由VOR障碍导致的头-眼运动失调。临床研究发现，低频头部运动时COR的增益较高，这有助于对VOR的功能代偿［21］。
通过扫视和平滑追踪眼动等其他形式的眼球运动来替代VOR是前庭康复训练的又一策略，且同时适用于单侧及双侧前庭功能障碍患者。扫视训练可通过眼球在两个静止的物体之间来回快速的移动来进行［22］，而平滑追踪眼动训练则可通过眼球在头部位置保持不动的情况下追踪水平移动物体来进行［20］。
在头部运动过程中，前庭疾病患者由于凝视不稳，导致持续产生的视网膜影像偏离的误差信号将增强前庭适应以提高VOR增益。在前庭康复治疗中，水平及垂直方向的眼球凝视训练，均能通过重复产生视网膜影像偏离的误差信号易化VOR的前庭代偿。但在训练过程中应注意采取宽幅的头部转动频率，并避免单一方向的头部运动模式来渐进式地提高视网膜影像偏离的误差信号强度［23］。
此外，前庭适应康复训练也可增强患者保留的部分前庭功能，促进姿势和运动平衡的恢复。患者可通过睁眼和闭眼立于坚硬和柔缓的表面进行重复交替训练，练习在失去视觉线索并且干扰本体感觉传入的情况下保持身体姿势的直立和平衡。行走是最为简单且有效的运动平衡训练方式。在草地、软垫上闭目行走能够在恢复前庭功能的同时减小对视觉与本体感觉的依赖。而为了进一步增加对前庭的感觉刺激，训练过程中不断地转向也是一个重要的前庭康复治疗策略。
近年来，对前庭代偿机制研究的进一步深入为前庭康复训练策略的优化提供了重要的基础理论依据。其中，前庭疾病静态症状的代偿主要涉及前庭核团内部从分子、突触、细胞到神经环路水平的可塑性机制；而动态症状的前庭代偿则是多脑区参与的神经重塑和学习过程，其机制更为复杂，有待进一步阐明。有趣的是，前庭康复治疗无论是对姿势失衡这一静态症状，还是对凝视不稳和运动失调等动态症状均有改善作用。因此，进一步探索前庭康复训练与前庭动静态症状代偿机制间的关系，并深度解析动态症状前庭代偿的神经机制（如前庭代偿关键期、神经环路可塑性机制和VOR运动学习中小脑内部模型的作用等）是优化和发展前庭康复治疗策略的关键所在。
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