帕金森病灰质结构-功能耦合异常：兴奋-抑制平衡对神经层级重塑的调控机制

本研究针对帕金森病（PD）患者灰质结构-功能耦合（SFC）的神经生物学调控机制展开探索。通过整合von Economo/Koskinas细胞构筑层级分析和兴奋-抑制平衡（E/I ratio）的Hurst指数表征，发现PD患者全脑SFC增强且沿细胞构筑层级梯度上升，E/I失衡通过FRO和POL脑区特异性影响认知与情绪症状。该研究为理解PD多系统退行性病变提供了新的生物标记框架。

　　

研究背景
帕金森病（PD）长期以来被视为以黑质多巴胺能神经元损伤为核心的运动障碍疾病。然而近年研究发现，α-突触核蛋白病理扩散导致胆碱能（认知障碍）、去甲肾上腺素能（抑郁）等多系统受累，使得PD成为复杂的神经退行性疾病网络。在这种背景下，理解大脑结构连接与功能活动如何协同变化（即结构-功能耦合，SFC）成为揭示PD异质性症状的关键突破口。现有研究表明，健康人脑SFC沿单模态-跨模态层级梯度分布，但PD患者这种模式如何被神经生物学因素重塑尚属未知。

研究设计与方法
江苏省苏北人民医院Song'an Shang团队联合多中心，招募99名PD患者和104名正常对照（NC），在停药18小时后采集3T MRI结构像（T1）和静息态功能像（BOLD）。基于Schaefer 400分区模板，构建形态学相似性结构网络（Jensen-Shannon散度）和功能连接矩阵（Pearson相关），计算区域SFC（Spearman秩相关）。通过von Economo/Koskinas细胞构筑层级将皮层分为5类（AGR/FRO/PAR/POL/GRA），并利用BOLD信号Hurst指数表征E/I平衡。采用空间置换检验和线性回归分析组间差异及临床相关性。

主要结果

灰质SFC的全局与层级变化
全脑分析显示PD患者SFC显著增强（p=0.012），38个脑区呈现差异（31升高/7降低）。沿细胞构筑层级，SFC从初级感觉区（AGR）向高级联合区（POL/GRA）梯度上升，其中AGR（p=0.0038）和FRO（p=0.0019）类型在PD中增幅最显著。

E/I平衡与SFC的生物学关联
Hurst指数（抑制主导）与SFC呈正相关（NC: r_spearman
=0.424; PD: r_spearman
=0.449），表明抑制性调控增强时结构-功能耦合更刚性。这种关系在所有细胞构筑类型中均存在，尤其在GRA类型相关性最强（PD: r_spearman
=0.707）。

PD特异性调控紊乱
E/I平衡对SFC的塑造能力在FRO（β_PD
=0.395 vs β_NC
=0.301）和POL类型（β_PD
=0.23 vs β_NC
=0.43）出现显著差异。临床关联分析显示：

• FRO区塑造能力与Hoehn-Yahr分期正相关（r=0.308），与MoCA评分负相关（r=-0.214）
• POL区塑造能力与HAMA（r=0.217）、HAMD（r=0.229）评分正相关

结论与意义
该研究首次揭示PD患者灰质SFC增强与细胞构筑层级梯度共变的特征，阐明E/I平衡通过多神经递质系统（多巴胺能、胆碱能等）差异性地调控耦合强度。FRO区（富含多巴胺受体）和POL区（高阶联合皮层）的异常塑造能力，为解释PD运动-认知-情绪症状的共病机制提供了新视角。未来可针对特定细胞构筑区域的E/I调控开发精准干预策略。方法学上，将Hurst指数作为无创E/I标记的应用，为神经精神疾病研究开辟了新路径。

（注：全文严格依据原文数据，未出现文献引用标识；专业术语如Hurst指数、Jensen-Shannon散度等首次出现时均标注英文；上标下标使用_{/^{标签规范呈现）}}