基底节-丘脑皮层网络中β振荡活动改变与帕金森运动症状出现的相关性研究

本研究通过非人灵长类动物模型，首次系统揭示了帕金森病（PD）早期运动症状出现时基底节-丘脑皮层网络（BGTC）中β振荡（8-35 Hz）活动的动态演变规律。研究发现STN、GPi/GPe和丘脑等核团β功率升高与运动症状显著相关，为PD早期神经病理机制提供了新见解，对开发基于β振荡的生物标志物诊疗策略具有重要价值。

　　

帕金森病（Parkinson's disease, PD）作为第二大神经退行性疾病，其典型的运动症状如震颤、强直和运动迟缓等，与大脑深处一个称为基底节-丘脑皮层网络（basal ganglia-thalamocortical network, BGTC）的神经环路异常密切相关。近年来，科学家们发现这个网络中特定频率的脑电活动——β波段（8-35 Hz）振荡的异常增强可能是导致运动症状的"罪魁祸首"。然而，这些异常的β振荡究竟何时出现、如何在网络中扩散演变，特别是在疾病早期阶段的变化规律，仍然是未解之谜。

为了揭开这个谜团，美国国立卫生研究院的Eesha Bharti团队在《Neurobiology of Disease》发表了一项开创性研究。他们采用了一种巧妙的实验设计：给两只猕猴进行多次小剂量MPTP（一种能选择性破坏多巴胺神经元的神经毒素）注射，模拟人类PD缓慢进展的过程。通过同时记录运动皮层（M1）、丘脑（Th）、丘脑底核（STN）和苍白球内外侧（GPi/GPe）等多个脑区的神经电活动，研究人员首次捕捉到了从正常状态到轻度PD状态转变过程中β振荡的动态变化图谱。

研究采用了多项关键技术：1）渐进式MPTP给药建立PD动物模型；2）多脑区同步记录技术，包括深部脑刺激电极（DBS）和微电极阵列；3）改良版帕金森病评定量表（mUPDRS）评估运动症状；4）局部场电位（LFP）功率谱分析；5）线性混合模型（LMM）统计方法。

研究结果部分：

1. 1.

   运动症状与β振荡变化

   通过mUPDRS评分发现，猕猴在第四次MPTP注射后才达到轻度PD标准（评分3-15分），但早在第一次注射后就出现了细微运动症状。

2. 2.

   BGTC网络中β振荡的早期改变

   在轻度PD状态出现前（注射1-3次），两只猕猴的STN、GPi、GPe和丘脑β功率就已显著增加。运动皮层（M1）的变化则呈现个体差异：一只猕猴M1β功率升高，另一只反而降低。

3. 3.

   β振荡与运动症状的相关性

   线性混合模型分析显示，STN和GPi的β功率增加与mUPDRS评分升高显著相关（p<0.001），这种相关性在两只猕猴中表现一致。而M1的变化则呈现相反趋势，提示皮层β振荡可能不是PD特异的生物标志物。

讨论与结论：

这项研究首次系统描绘了PD早期BGTC网络中β振荡的演变轨迹，有三个重要发现：首先，异常β振荡在运动症状明显化之前就已出现在多个脑区，特别是STN和GPi的变化最为稳定；其次，不同脑区的β振荡变化模式各异，皮层变化存在个体差异，而皮层下结构变化更为一致；最后，β功率增加与运动症状严重程度显著相关，支持其作为PD早期诊断生物标志物的潜力。

这些发现为理解PD运动症状的神经机制提供了新视角：β振荡异常可能是整个BGTC网络的系统性紊乱，而非单一脑区的孤立病变。研究还暗示，针对这些早期神经振荡改变的干预措施，如基于β振荡反馈的适应性深部脑刺激（aDBS），可能成为PD早期治疗的新策略。未来研究需要进一步探索其他频段振荡（如高频振荡）的作用，以及β振荡频率偏移（而不仅是功率变化）与症状的关系，为开发更精准的神经调控疗法奠定基础。