帕金森病疼痛相关的脑结构与功能改变：一项多模态磁共振成像研究

《npj Parkinson's Disease》：Structural and functional brain alterations associated with pain in Parkinson’s disease

本研究针对帕金森病（PD）中高发但神经机制不明的疼痛症状，通过多模态磁共振成像技术，对比研究了伴有疼痛（PDP）、不伴疼痛（nPDP）的PD患者及健康对照（HC）的脑结构（局部回化指数LGI）、功能（度中心性DC）及白质微结构（分数各向异性FA）。研究发现PDP患者左侧前脑岛（aINS）LGI降低、左侧颞上回/颞顶联合区（STG/TPJ）DC降低，且与疼痛强度（VAS评分）负相关；同时，黑质/腹侧被盖区（VTA/SN）及双侧尾状核FA降低。该研究为揭示PD疼痛的病理生理机制提供了新的影像学证据。

　　

疼痛是帕金森病（Parkinson's Disease, PD）中最常见且严重影响生活质量的非运动症状之一，高达三分之二的患者受其困扰。然而，与PD典型的运动障碍相比，疼痛的神经基础至今仍不甚明了。这为临床诊断和针对性治疗带来了巨大挑战。传统观点认为疼痛多继发于运动症状，但部分患者的疼痛甚至早于运动症状出现，或对多巴胺能药物治疗反应不佳，提示其背后可能存在更为复杂、涉及多脑区、多神经递质系统的病理机制。尽管近年来神经影像学研究取得了一些进展，例如发现多巴胺能系统功能失调与疼痛有关，但关于PD疼痛的特异性脑网络改变仍缺乏系统、全面的阐释。

为了深入探究这一问题，发表在《npj Parkinson's Disease》上的一项新研究，采用了一种创新的多模态磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）方法，试图从大脑结构、功能和白质微结构等多个维度，全景式地描绘PD疼痛相关的神经影像学特征。该研究由苏州大学附属第二医院等单位的研究团队完成，他们招募了65名伴有疼痛的PD患者（PDP）、55名不伴疼痛的PD患者（nPDP）以及35名健康对照（HC），对所有参与者进行了高分辨率的T1加权结构像、静息态功能磁共振成像（resting-state functional MRI, rs-fMRI）和扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）扫描。

研究人员主要运用了三种关键的影像学分析技术。首先，利用基于表面的形态学分析计算局部回化指数（Local Gyrification Index, LGI），以评估大脑皮层褶皱的复杂性。其次，采用图论方法计算全脑度中心性（Degree Centrality, DC），以刻画每个脑区在全脑功能网络中的连接枢纽地位。最后，通过DTI数据计算分数各向异性（Fractional Anisotropy, FA），作为评估白质纤维束微观结构完整性的指标。所有分析均控制了年龄和性别的影响，并进行了严格的多重比较校正。

研究结果揭示了一系列与PD疼痛密切相关的脑改变。

LGI分析

研究发现，三组被试在左侧前脑岛（anterior insula, aINS）的LGI存在显著差异。事后检验表明，与HC组相比，nPDP组和PDP组在该区域的LGI均显著降低，而PDP组的LGI降低程度又显著大于nPDP组。更重要的是，在PDP患者中，左侧aINS的LGI值与他们的疼痛视觉模拟评分（Visual Analogue Scale, VAS）呈负相关，即皮层褶皱越简单，疼痛感越强烈。

DC分析

在功能连接层面，左侧颞上回/颞顶联合区（superior temporal gyrus/temporoparietal junction, STG/TPJ）的DC值在三组间也存在显著差异。与HC组相比，nPDP组和PDP组的DC值均显著降低，且PDP组的降低更为明显。这表明PDP患者在大脑功能网络整合方面存在更严重的障碍，STG/TPJ这一与显著性信息处理和疼痛情感编码相关的脑区功能连接性减弱。

FA分析

在白质微结构方面，研究发现在黑质/腹侧被盖区（ventral tegmental area/substantia nigra, VTA/SN）以及双侧尾状核（caudate nucleus）区域，两组PD患者的FA值均显著低于HC组，提示这些关键的多巴胺能通路存在微观结构损伤。然而，PDP组和nPDP组之间的FA值没有显著差异。尽管如此，在PDP患者内部，VTA/SN和尾状核区域的FA值与VAS评分呈负相关，表明白质完整性越差，疼痛强度越高。

ROI-to-ROI功能连接分析

为了探究不同异常脑区之间的功能互动，研究人员进一步分析了左侧aINS和左侧STG/TPJ之间的功能连接强度。结果发现，两个PD患者组与HC组相比，该连接均显著减弱，但PDP组和nPDP组之间无差异。这表明aINS与STG/TPJ之间的功能连接减弱可能是PD的普遍特征，而疼痛的特异性影响可能体现在aINS和STG/TPJ各自的局部属性（如LGI和DC）上。

影像学指标间的关联分析

一个有趣的发现是，在PDP患者中，aINS的LGI与VTA/SN和尾状核的FA值之间存在显著的正相关关系，而这种关系在nPDP患者中不显著。这提示，对于伴有疼痛的PD患者，其大脑皮层形态的改变与深部白质通路的完整性损伤可能协同作用，共同影响疼痛感知。

综合以上发现，本研究得出结论：PD患者的疼痛症状与特定脑区的结构和功能改变密切相关。左侧前脑岛的皮层复杂性降低（LGI降低）和左侧颞上回/颞顶联合区的功能网络枢纽地位减弱（DC降低）是区分疼痛与否的关键特征，且与疼痛强度直接相关。同时，黑质/腹侧被盖区和尾状核的白质微结构损伤（FA降低）作为PD的基础病理改变，也为疼痛的产生提供了土壤。尤其重要的是，aINS的形态改变与多巴胺通路完整性之间的正向关联，为理解PD疼痛中皮层-皮层下环路失调提供了新的机制性见解。

这项研究的重要意义在于，它首次通过整合LGI、DC和FA三种互补的神经影像指标，系统揭示了PD疼痛的多维度神经基础。这不仅深化了我们对PD疼痛复杂病理生理机制的理解，更重要的是，所识别出的特异性脑影像标记物（如aINS的LGI和STG/TPJ的DC）未来有望用于PD疼痛的客观评估和早期识别。此外，研究结果提示，针对显著性网络（包括aINS和TPJ）的功能以及多巴胺能通路的干预策略，可能成为未来PD疼痛管理的新方向。当然，研究也存在一些局限性，如疼痛评估较为单一、未能完全排除情绪共病和药物的影响等，这些都为未来的纵向研究指明了方向。总体而言，这项研究为揭开帕金森病疼痛的神秘面纱提供了宝贵的数据和见解，推动了该领域向更精准的神经机制理解和治疗靶点发现迈进。