综述:肌萎缩侧索硬化中网络损伤的神经生理学生物标志物

【字体: 时间:2025年07月15日 来源:Journal of Neurology 4.8

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  这篇综述系统阐述了肌萎缩侧索硬化(ALS)的多尺度网络损伤机制,重点介绍了经颅磁刺激(TMS)、高密度脑电图(EEG)源定位分析等神经生理学技术,这些技术可量化运动皮层微柱结构到认知网络的功能异常,为ALS的精准分型及治疗设计提供生物标志物依据。

  

Abstract

肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种累及运动系统与认知领域的异质性疾病。当前亟需基于病理生物学的客观生物标志物以实现患者亚群分类。本综述聚焦新兴神经生理学技术,通过多尺度、多维度的研究策略揭示ALS网络损伤机制——从运动皮层微柱架构到运动-认知网络的全系统评估。

运动皮层网络评估

经颅磁刺激(TMS)通过特定范式可量化运动皮层内兴奋性(谷氨酸能)与抑制性(GABA能)网络的失衡。研究发现ALS患者存在短间隔皮质内抑制(SICI)减弱和皮质静息期(CSP)缩短,提示γ-氨基丁酸(GABAB)受体介导的抑制功能受损。此外,配对脉冲TMS显示ALS患者皮质脊髓束的兴奋性扩散现象,与临床痉挛症状高度相关。

全脑功能连接分析

基于高密度EEG的源定位技术揭示了ALS特征性网络异常:

  1. 双侧运动区θ频段功能连接增强,可能反映代偿性神经可塑性;

  2. 额颞网络α频段相干性降低,与执行功能障碍评分显著相关;

  3. 动态功能连接分析显示前额叶-顶叶网络信息传递延迟,为认知损害提供电生理证据。

神经肌肉系统整合评估

皮质-肌肉相干性(CMC)分析证实ALS患者β频段(15-30 Hz)CMC幅度下降,反映运动皮层与脊髓α运动神经元同步性丧失。新型表面肌电技术(sEMG)通过运动单位数目估算(MUNE)和神经兴奋性测试(NET)量化下运动神经元损伤:

  • 复合肌肉动作电位(CMAP)面积减少提示轴突丢失;

  • 阈值跟踪技术显示持续性钠通道(Nav1.6)功能亢进,可能导致神经元过度兴奋性死亡。

精准医疗应用前景

多模态生物标志物的整合分析为ALS异质性提供了全新解读:TMS-EEG联合指标可预测疾病进展亚型,而CMC与MUNE的组合能区分以脊髓或皮层病变为主的患者群体。这些发现将推动基于病理机制的靶向治疗设计,如调节GABAB受体的药物或钠通道阻滞剂的个性化应用。

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