帕金森病与特发性震颤患者丘脑底核β振荡差异的神经电生理机制研究

本研究针对帕金森病(PD)和特发性震颤(ET)这两种常见运动障碍的病理机制差异，通过深部脑刺激(DBS)手术中的微电极记录技术，首次系统比较了两种疾病患者丘脑底核(STN)的β频段(13-30 Hz)振荡特征。研究发现PD患者STN运动亚区存在显著的β振荡增强，而ET患者则无此特征，提示两种疾病具有不同的神经振荡机制。该成果为理解PD运动症状的病理基础提供了新证据，并为靶向治疗策略开发提供了理论依据。

　　

运动障碍疾病领域长期存在一个关键科学问题：为何帕金森病(PD)和特发性震颤(ET)这两种最常见的运动障碍疾病，虽然都表现为震颤症状，但对深部脑刺激(DBS)治疗的反应却存在显著差异？来自耶路撒冷希伯来大学Edmond and Lily Safra脑科学中心的研究团队在《Brain Communications》发表的最新研究，通过创新的双电极技术揭示了两种疾病在丘脑底核(subthalamic nucleus, STN)神经电活动层面的本质差异。

传统观点认为，PD的典型运动症状（如运动迟缓和静止性震颤）与基底神经节β频段(13-30 Hz)异常振荡密切相关，而ET的动作性震颤则主要与小脑-丘脑-皮层环路异常有关。然而，STN作为连接这两个系统的关键节点，其在ET中的电生理特征一直未被阐明。研究团队创造性地采用双微电极技术，在ET患者DBS手术中同时记录后丘脑底核区(posterior subthalamic area, PSA)和STN的电信号，首次系统比较了35例PD患者和21例ET患者的STN电生理特征。

关键技术方法包括：1）采用NeuroOmega导航系统进行微电极记录，采样间隔在STN外为0.4 mm，STN内为0.1 mm；2）运用HaGuide软件的隐马尔可夫模型(HMM)算法精确定位STN边界；3）通过功率谱密度(PSD)和均方根(RMS)分析量化神经活动；4）建立y坐标匹配组和后部STN PD亚组进行对照分析。

主要研究结果

相对STN亚区长度在PD和ET组间无差异

尽管PD组STN总长度(6 mm)显著大于ET组(4.6 mm)，但运动亚区(dorsolateral oscillating region, DLOR)占总长度的比例两组相似(PD 57.1% vs ET 55.4%)，提示解剖结构差异可能源于电极轨迹不同。

区域性放电活动在ET患者中减弱

通过归一化均方根(normalized RMS, NRMS)分析发现，PD组STN的峰值放电活动和曲线下面积(AUC)均显著高于ET组(p<0.001)，符合基底神经节在PD中过度活跃的理论。

β频段功率在PD患者中特异性增强

频谱分析显示，PD组STN运动亚区存在明显的β频段(13-30 Hz)功率增强，而ET组完全缺乏这一特征。β比率(运动亚区β功率/STN外β功率)在PD组显著更高(p<0.001)，且这一差异在y坐标匹配组和后部STN PD亚组比较中仍然存在。此外，PD组的γ频段功率也普遍增高。

讨论与意义

该研究首次证实了STNβ振荡增强是PD区别于ET的特异性电生理标志。Halen Baker Erdman团队提出，这种差异可能反映了两种疾病不同的病理机制：PD中多巴胺耗竭导致基底神经节"制动信号"过度增强，表现为β振荡异常；而ET的震颤主要源于小脑节律异常，未显著影响STN的β活动。这一发现为理解运动障碍疾病的神经机制提供了新视角，并解释了为何STN-DBS对PD有效而对ET效果有限。

研究还创新性地展示了双电极技术在PSA靶向DBS中的应用价值，通过STN的电生理特征间接确认PSA电极位置，提高了手术精度。未来研究可进一步探索β振荡作为PD治疗效果的生物标志物潜力，以及开发针对不同振荡特征的个性化神经调控策略。这些发现不仅深化了对运动障碍疾病机制的理解，也为临床治疗选择提供了重要的理论依据。