苍白球深部脑刺激通过调节运动环路突触可塑性和放电模式改善肌张力障碍的机制研究

推荐：本研究针对肌张力障碍(dystonia)治疗中GPi-DBS(苍白球内侧部深部脑刺激)机制不清的问题，通过dtsz仓鼠模型，首次系统揭示了长期DBS对运动丘脑和皮层神经元突触活动的网络级调控作用，发现DBS通过改变抑制性/兴奋性突触电流(PSC/sIPSC/sEPSC)的时空模式重组神经环路，为理解DBS的延迟疗效提供了新视角。

　　

肌张力障碍作为一种令人困扰的运动障碍疾病，患者会经历不自主的肌肉收缩和异常姿势，严重影响生活质量。尽管苍白球内侧部(Globus Pallidus internus, GPi)的深部脑刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)已被证明能显著改善症状，但令人困惑的是，这种治疗效果往往需要数周甚至数月才能显现。这种"延迟效应"背后的神经机制究竟是什么？是DBS直接抑制了异常活跃的神经元，还是重塑了整个运动网络的连接模式？这个谜题一直困扰着神经科学界。

来自德国罗斯托克大学(University of Rostock)的研究团队在《Neurobiology of Disease》发表的最新研究中，利用独特的dt^sz肌张力障碍仓鼠模型，首次系统揭示了长期GPi-DBS对运动网络中突触可塑性和放电模式的网络级调控机制。研究人员采用了11天连续DBS干预，通过全细胞膜片钳技术记录运动丘脑和运动皮层M1区第VI层神经元的电生理活动，结合药理学方法分离兴奋性和抑制性突触后电流(sEPSC/sIPSC)，并分析了自发放电和诱发动作电位的特征。

研究结果显示，DBS并未改变神经元的内在兴奋性，但引发了显著的突触重塑：在运动丘脑神经元中，DBS组表现出更高的兴奋性输入频率（基线PSC频率7.0±1.8 Hz vs 对照组3.2±1.2 Hz）和更大的突触电流振幅（-20.1±0.1 pA vs -16.8±0.1 pA）；在运动皮层神经元中，虽然总频率不变，但兴奋性输入呈现更紧密的簇状分布（ISI<0.2s概率达97% vs 对照组90%）。特别值得注意的是，两组神经元膜电容均显著增加（丘脑神经元173.2±44.5 pF vs 90.9±10.5 pF），提示DBS可能促进了树突结构的重塑。

这些发现颠覆了传统认知：首先，DBS的治疗效果并非通过简单抑制GPi神经元实现，而是引发了整个运动网络的突触重组；其次，兴奋性输入的时空模式改变（如丘脑神经元的90Hz振荡和皮层输入的簇状分布）表明DBS可能通过"去同步化"异常神经活动发挥作用；最后，结构可塑性的证据（膜电容增加）为解释DBS的延迟疗效提供了新视角——治疗效果可能需要等待突触和树突的形态学重构完成。

这项研究的重要意义在于：首次在动物模型中证实GPi-DBS能诱导跨突触的网络级可塑性改变，为理解DBS治疗肌张力障碍的机制提供了电生理和结构层面的直接证据。这些发现不仅解释了临床观察到的延迟治疗效果，还为优化DBS参数（如频率选择）提供了理论依据。未来研究可进一步探索这些突触变化与行为改善的直接关联，以及不同刺激模式对网络重组的影响，这将为开发更精准的神经调控策略奠定基础。