中央丘脑深部脑刺激通过调控微生物-肠-脑轴改善自闭症模型大鼠神经炎症与肠道菌群紊乱的扩散峰度成像研究

针对自闭症谱系障碍(ASD)神经炎症和肠道菌群失调的治疗难题，台北医学大学团队采用中央丘脑核团深部脑刺激(CTN-DBS)干预VPA诱导的ASD大鼠模型。研究发现7天CTN-DBS可显著提升DKI参数(MK/AK/RK)，降低GFAP+/Iba-1+细胞活性，恢复Bacteroides菌群丰度并改善SCFAs代谢。该研究为ASD的神经调控治疗提供了新型生物标志物和干预靶点。

　　

自闭症谱系障碍(ASD)是一种复杂的神经发育性疾病，核心症状包括社交障碍、重复刻板行为等。更令人困扰的是，约70%的ASD患儿同时伴有胃肠道症状，这种"脑-肠共病"现象背后可能隐藏着微生物-肠-脑轴(Microbiota-Gut-Brain Axis, MGB)的异常。现有药物治疗仅能缓解部分行为症状，对神经炎症和肠道菌群失调等根本病理机制束手无策。更棘手的是，传统扩散张量成像(DTI)难以精确捕捉ASD相关的灰质微结构改变，这严重制约了治疗效果的客观评估。

台北医学大学的研究团队在《NeuroImage》发表了一项突破性研究。他们创新性地将中央丘脑核深部脑刺激(CTN-DBS)与先进的扩散峰度成像(DKI)技术相结合，在丙戊酸(VPA)诱导的ASD大鼠模型中，系统评估了神经调控对脑微结构、神经炎症和肠道菌群的多重改善作用。这项研究不仅为ASD的神经调控治疗提供了新思路，更建立了DKI生物标志物与MGB轴功能状态的关联体系。

研究采用7T磁共振兼容的神经探针，通过数值模拟优化射频安全性和组织激活体积(VTA)。对18只VPA诱导的ASD模型大鼠分组进行CTN-DBS干预，结合三室社交行为测试、DKI扫描、16S rRNA测序和免疫荧光等多模态评估。关键技术创新包括：基于Sim4Life的比吸收率(SAR)热效应模拟、NEURON软件辅助的激活函数阈值计算、以及基于Waxholm空间图谱的ROI分析。

【3.1 神经探针的安全性与特异性】电磁仿真显示植入探针在7T MRI下的最大温升仅0.1°C，SAR值8.5 W/kg符合IEC 60601-2-33安全标准。VTA分析证实刺激范围精确覆盖双侧CTN区域，体积占比3.75%-4.89%，为靶向干预提供保障。

【3.3 社交行为改善】三室实验显示DBS组在社交腔停留时间(68.02±2.81%)显著高于假手术组(48.14±5.14%)，与健康对照组(78.32±5.37%)无统计学差异，表明CTN-DBS可有效逆转ASD社交缺陷。

【3.4 脑微结构重塑】DKI参数在ACC、海马等区域呈现显著变化：健康组的平均峰度(MK)为2.202±0.062，ASD组降至1.989±0.040，而DBS干预后回升至2.166±0.097。轴向峰度(AK)和径向峰度(RK)也呈现类似恢复趋势，提示神经突触复杂性和髓鞘完整性的改善。

【3.5-3.6 肠道菌群调控】16S测序发现DBS组Bacteroides相对丰度显著恢复，LEfSe分析鉴定出Muribaculaceae、Ruminococcaceae等关键差异菌群。PCoA基于加权UniFrac距离显示DBS组微生物群落向健康状态趋近。

【3.7 神经炎症缓解】免疫荧光定量显示：DBS使海马区GFAP⁺细胞密度从1204±87.44/mm²降至519±15.61，Iba-1⁺小胶质细胞从888.8±25.56降至497.2±14.20，证实神经炎症的有效抑制。

【3.8-3.9 系统代谢改善】ELISA检测显示DBS组血清IL-1β从253.1±13.90 pg/mL降至144.6±7.451。LC-MS/MS分析发现短链脂肪酸谱显著改善：乙酸从279.5±11.251 μM恢复至545.142±8.638，丁酸从5.223±0.316升至8.970±0.450 μM。

这项研究开创性地证实了CTN-DBS通过多通路协同发挥治疗作用：在分子层面，调控BDNF/TrkB信号促进突触可塑性；在细胞层面，抑制小胶质细胞/星形