纹状体5-羟色胺信号在社交决策中区分帕金森病与特发性震颤的神经化学边界

本研究通过术中电化学记录技术，首次在帕金森病(PD)与特发性震颤(ET)患者深部脑刺激手术中，实时监测了尾状核多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NA)和5-羟色胺(5HT)的动态释放。研究发现ET患者对金钱奖励预期违背(正负NPE)呈现DA升高/5HT降低的拮抗模式，而PD患者该信号特征消失，揭示5HT信号可作为区分两种运动障碍疾病的特异性生物标志。该成果发表于《Nature Communications》，为理解神经退行性疾病的神经化学机制提供了新视角。

　　

帕金森病(PD)和特发性震颤(ET)是影响全球数百万人的神经运动障碍，虽然都涉及运动功能异常，但二者的神经病理机制长期存在争议。传统观点认为PD主要与黑质多巴胺神经元退化相关，而ET则被认为源于小脑GABA能信号异常。然而，越来越多的证据表明，PD患者还伴随5-羟色胺(5HT)和去甲肾上腺素(NA)系统的广泛损伤，这些神经递质如何参与认知功能调控仍不明确。更关键的是，缺乏能在活体人类中直接监测多神经递质动态变化的技术手段，阻碍了对这些疾病神经化学特征的精确解析。

为解决这一难题，由Alec E. Hartle和Kenneth T. Kishida等组成的跨国研究团队，在《Nature Communications》发表了创新性研究成果。研究利用深部脑刺激(DBS)手术的独特窗口，开发了机器学习增强的电化学记录技术，首次实现了人类尾状核中DA、NA和5HT的亚秒级同步监测。通过让PD和ET患者在术中玩"最后通牒游戏"(Ultimatum Game, UG)，研究人员成功捕捉到两种疾病在奖励处理过程中的神经化学差异。

关键技术包括：1）基于卷积神经网络(CNN)的InceptionTime模型，通过76支碳纤维电极的体外训练数据实现三种神经递质的实时解耦；2）术中10Hz采样率的快速扫描循环伏安法，记录12例PD和6例ET患者尾状核电化学信号；3）贝叶斯理想观察者模型量化被试对金钱报价的预期误差(NPE)；4）奇异值分解(SVD)分析揭示疾病特异性神经化学特征。

实验设计

研究采用双人UG任务，患者作为响应者接受30次随机生成的报价（分高低均值两组）。通过锁定报价呈现前后7秒的神经信号，结合贝叶斯模型计算的NPE值，将试次分为正/负预期误差两类。

行为结果

两组患者在报价接受率和情绪评分上无显著差异，但神经化学响应呈现明显分化。

神经递质释放动力学

在ET患者中，正NPE（报价优于预期）触发DA显著升高(t₍₅₃₁₎=2.239)与5HT降低(t₍₅₃₁₎=-2.692)的拮抗模式，而PD患者该模式完全消失(F_{(2, 1143.01)}=0.18)。NA在两组中均未显示NPE相关变化。

5HT信号区分疾病

SVD分析发现，5HT对正NPE的响应是区分两组的关键因子（ROC曲线下面积0.82），其预测疾病状态的准确率达88%。这种区分不受电极位置、用药状态或临床特征影响。

该研究首次揭示：1）人类尾状核存在DA/5HT拮抗编码奖励预期误差的神经化学机制；2）PD患者该机制的破坏主要源于5HT信号异常，而非既往认为的DA单一缺陷；3）术中实时神经化学记录可成为神经精神疾病分型的新工具。这些发现不仅为PD的非运动症状（如决策障碍）提供了分子层面解释，更重要的是建立了基于神经递质动态特征的疾病分类新标准。未来研究可进一步探索这种神经化学特征谱与疾病亚型、进展阶段的关联，为个性化治疗提供靶点。